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EP3291922A1 - Method for producing a multilayered coating on plastic substrates - Google Patents

Method for producing a multilayered coating on plastic substrates

Info

Publication number
EP3291922A1
EP3291922A1 EP16719014.9A EP16719014A EP3291922A1 EP 3291922 A1 EP3291922 A1 EP 3291922A1 EP 16719014 A EP16719014 A EP 16719014A EP 3291922 A1 EP3291922 A1 EP 3291922A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
basecoat
groups
basecoats
dispersion
polyurethane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16719014.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Bauer
Audree Andersen
Hardy Reuter
Roland Ratz
Sina Winnen
Marita BUERMANN
Vera DIEPENBROCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Coatings GmbH
Original Assignee
BASF Coatings GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF Coatings GmbH filed Critical BASF Coatings GmbH
Publication of EP3291922A1 publication Critical patent/EP3291922A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/52Two layers
    • B05D7/53Base coat plus clear coat type
    • B05D7/532Base coat plus clear coat type the two layers being cured or baked together, i.e. wet on wet
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    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of a multicoat paint system on plastic substrates in which a basecoat film or several directly successive basecoat films are produced on a plastic substrate, a clearcoat film is prepared directly on one or the uppermost of the multiple basecoat films, and then the one or more basecoat films and the clearcoat layer cured together.
  • the present invention relates to a multi-layer coating, which was prepared by the process according to the invention.
  • the method can be used, for example, in the field of vehicle painting, for example in the painting of vehicle parts and accessories.
  • Plastics have prevailed in the context of vehicle painting as materials for vehicle parts as well as vehicle mounting and accessory parts both indoors and outdoors. Plastics as well as other materials for decorative reasons (for example, coloring) and / or due to technical expediency (for example, light and weather resistance) coated with appropriate coating agents such as basecoats and clearcoats or painted. While the basecoat layer produced by the application of a corresponding basecoat material is primarily responsible for the production of aesthetic properties such as the color and / or effects such as the flop, the clearcoat film generally prepared on the basecoat film in particular serves the scratch resistance and the gloss of the then present multicoat paint system.
  • the adhesion of coatings to plastic substrates is not always sufficient, so that they gradually detach from the substrate due to, for example, weathering or mechanical stress.
  • aqueous coating compositions which are becoming more and more prevalent in the plastic coating from an ecological point of view, the adhesion problems, especially in the coating of non-polar plastic substrates due to the polarity differences of the two media, the plastic substrate and the coating agent, are even more pronounced.
  • the Basecoat (b.1 .1) or at least one of the basecoats (b.1 .2.x) comprises at least one aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) comprising polyurethane-polyurea particles, wherein the dispersion contained in the dispersion (PD) Polyurethane polyurea particles contain anionic and / or groups which can be converted into anionic groups and have an average particle size of 40 to 2000 nm and a gel content of at least 50%.
  • the abovementioned method is also referred to below as the method according to the invention and is accordingly the subject of the present invention.
  • Preferred embodiments of the method according to the invention are given in the description below and in the subclaims.
  • the present invention is a multi-layer coating on a plastic substrate, which was prepared by the method according to the invention.
  • the inventive method allows the production of multi-layer coatings on plastic substrates, which include the common structure of the basecoat film and clearcoat film and at the same time have excellent adhesion to the plastic substrate.
  • the application of a coating agent to a substrate or the production of a coating layer on a substrate are as follows.
  • the respective coating agent is applied such that the coating layer produced therefrom is arranged on the substrate, but does not necessarily have to be in direct contact with the substrate.
  • other layers may be arranged between the coating layer and the substrate.
  • at least one basecoat film is produced on the plastic substrate (S), but at least one further coat, for example a filler or adhesive primer coat, can be arranged between the substrate and the basecoat film.
  • a coating agent (b) to a coating layer (A) produced by means of another coating agent (a) (that is to say the production of a coating layer (B) on another coating layer (A)).
  • the coating layer (B) does not necessarily have to be in contact with the coating layer (A), it merely has to be arranged above it, that is to say on the side of the coating layer (A) facing away from the substrate.
  • applying a coating agent directly to a substrate or producing a coating layer directly on a substrate is understood as follows. The respective coating agent is applied such that the coating layer produced therefrom is arranged on the substrate and is in direct contact with the substrate. In particular, no other layer is arranged between the coating layer and the substrate.
  • flash drying, intermediate drying and hardening are to be understood as meaning the term contents familiar to the person skilled in the art in connection with processes for producing multicoat paint systems.
  • bleeding is basically understood to mean the evaporation or evaporation of organic solvents and / or water of a coating agent applied during the production of a coating at usually ambient temperature (ie room temperature), for example 15 to 35 ° C. for a period of for example, 0.5 to 30 minutes.
  • ambient temperature ie room temperature
  • organic solvents and / or water which are contained in the applied coating agent evaporate.
  • the coating material since the coating material is still flowable directly after application and at the beginning of venting, it can run during the venting process. Because at least one applied by spray application coating agent is usually applied droplet-shaped and not in a homogeneous thickness.
  • organic solvents and / or water evaporate successively, so that after the ablation phase, a comparatively smooth coating layer has formed, which contains less water and / or solvent compared to the applied coating composition.
  • the coating layer is not yet ready for use after it has been flashed off. It is, for example, no longer flowable, but still soft or sticky, possibly only dried. In particular, the coating layer is not yet cured as described below.
  • Intermediate drying is therefore also understood to mean the evaporation or evaporation of organic solvents and / or water of a coating agent applied during the production of a coating, usually at a temperature of, for example, 40 to 90 ° C., higher than the ambient temperature, for a duration of, for example, 1 to 20 min. Even with intermediate drying, the applied coating agent will thus lose a proportion of organic solvents and / or water. With respect to a particular coating agent is generally considered that the intermediate drying in comparison to bleeding at, for example, higher temperatures and / or for a longer period of time is done, so compared to bleeding and a higher proportion of organic solvents and / or water from the escaped coating layer escapes.
  • hardening of a coating layer is understood to mean the transfer of such a layer into the ready-to-use state, that is to say into a state in which the substrate equipped with the respective coating layer can be transported, stored and used as intended.
  • a cured coating layer is thus no longer particularly soft or sticky, but conditioned as a solid coating film, which no longer substantially changes its properties such as hardness or adhesion to the substrate even upon further exposure to curing conditions as described below.
  • coating compositions can basically be cured physically and / or chemically, depending on the constituents contained, such as binders and crosslinking agents. In the case of chemical curing, in particular the thermal-chemical curing is considered.
  • a coating composition may, for example if it is thermally-chemically curable, be self-crosslinking and / or externally-crosslinking.
  • a coating agent is self-crosslinking and / or externally crosslinking, it is to be understood in the context of the present invention that this coating composition contains polymers as binders and optionally crosslinking agents which can crosslink together accordingly.
  • the underlying mechanisms as well as usable binders and crosslinking agents are described below.
  • thermally curable or the term “physical curing” means the formation of a cured coating layer by release of solvent from polymer solutions or polymer dispersions, the curing being achieved by entanglement of polymer chains.
  • Such coating compositions are usually formulated as one-component coating compositions.
  • thermalally-chemically curable or the term “thermal-chemical curing” means the crosslinking of a lacquer layer initiated by chemical reaction of reactive functional groups (formation of a hardened coating layer), the energetic activation of this chemical reaction by thermal energy is possible.
  • different functional groups which are complementary to one another can react with one another (complementary functional groups) and / or the formation of the hardened layer is based on the reaction of autoreactive groups, that is to say functional groups which react with each other with groups of their type.
  • suitable complementary reactive functional groups and autoreactive functional groups are known, for example, from German Patent Application DE 199 30 665 A1, page 7, line 28, to page 9, line 24.
  • This crosslinking can be a self-crosslinking and / or an external crosslinking.
  • an organic polymer used as a binder for example a polyester, a polyurethane or a poly (meth) acrylate
  • self-crosslinking is present.
  • Crosslinking is present, for example, when a (first) organic polymer containing certain functional groups, for example hydroxyl groups, reacts with a crosslinking agent known per se, for example a polyisocyanate and / or a melamine resin.
  • the crosslinking agent thus contains reactive functional groups which are complementary to the reactive functional groups present in the (first) organic polymer used as binder.
  • external crosslinking are the per se known one-component and multi-component systems, in particular two-component systems into consideration.
  • the components to be crosslinked for example organic polymers as binders and crosslinking agents, are present next to one another, that is to say in one component. requirement This is because the components to be crosslinked only react with one another at elevated temperatures of, for example, above 100 ° C., that is, undergo curing reactions. Otherwise, the components to be crosslinked would have to be stored separately from one another and mixed with one another shortly before application to a substrate, in order to avoid premature, at least proportional, thermochemical curing (compare two-component systems).
  • hydroxy-functional polyesters and / or polyurethanes with melamine resins and / or blocked polyisocyanates may be mentioned as crosslinking agents.
  • the components to be crosslinked for example the organic polymers as binders and the crosslinking agents, are present separately from one another in at least two components which are combined only shortly before application.
  • This shape is chosen when the components to be cross-linked already react at ambient temperatures or slightly elevated temperatures between 40 and 100 ° C.
  • hydroxy-functional polyesters and / or polyurethanes and / or poly (meth) acrylates with free polyisocyanates as crosslinking agents may be mentioned.
  • an organic polymer has as binder both self-crosslinking and externally crosslinking functional groups and then combined with crosslinking agents.
  • thermally-chemically curable coating agent in the curing of a thermally-chemically curable coating agent is always a physical cure, that is a entanglement of polymer chains occur. Nevertheless, such a coating composition is then referred to as thermally-chemically curable.
  • curing is effected by different mechanisms, which of course also make different conditions necessary during the curing, in particular different curing temperatures and curing times.
  • curing preferably takes place between 15 and 100 ° C., preferably between 40 and 100 ° C., over a period of, for example, 5 minutes to 48 hours, preferably 10 to 60 minutes.
  • the curing of flash-off and / or intermediate drying thus differs possibly only by the duration of the conditioning of the coating layer.
  • thermo-chemically curable coating compositions the following applies.
  • the thermal-chemical curing of thermally-chemically curable one-component systems is carried out, for example, at temperatures of 100 to 200 ° C, preferably 120 to 200 ° C for a period of 10 to 60 minutes, preferably 15 to 50 minutes, since these conditions are usually necessary to convert the coating layer by chemical crosslinking reactions in a thermo-chemically cured coating layer. Accordingly, a flash-off and / or intermediate drying phase taking place before the thermochemical curing takes place at lower temperatures and / or for shorter times.
  • thermal-chemical curing of thermally-chemically curable two-component systems is carried out at temperatures of, for example, between 15 and 100 ° C., preferably between 40 and 100 ° C., for a period of 5 to 80 minutes, preferably 10 to 60 minutes.
  • a flash and / or intermediate drying phase taking place before the thermochemical curing takes place at lower temperatures and / or for shorter times.
  • thermo-chemically curable one-component coating composition which contains, for example, a combination of hydroxy-functional binders and typical amino resins and only at temperatures of, for example, above 100 ° C chemically cures, are cured physically at only 80 ° C. The possibly taking place in very minor proportion chemical crosslinking is then negligible.
  • polymeric binders and Aminoplast resins which are then purely physically cured in the cured coating, for example, certain property profiles can be achieved.
  • the curing of flash-off and / or intermediate drying thus optionally also differs only by the duration of the conditioning of the coating layer.
  • a basically thermally-chemically curable one-component basecoat material is selected in the context of the process according to the invention and if it is used to prepare a basecoat film or topmost basecoat film, a clearcoat is applied directly to this film. Finally, both layers are cured together. If the clear coat is a thermally-chemically curable two-component coating agent, which is preferred, then the final curing may be carried out at, for example, 80 ° C. The clearcoat is cured thermally-chemically, while the components contained in the applied basecoat can only cure physically at this temperature.
  • the substrate is not heated to such an extent during the curing of paint layers applied thereon that it decomposes or deforms.
  • common plastic substrates especially those used in vehicle painting, are generally not dimensionally stable at temperatures of 100.degree. C. and higher. Accordingly, the curing of coating layers in the present invention is preferably carried out at below 100 ° C. From what has been said above, it thus follows that in the context of the present invention, the following hardening processes are preferably realized.
  • a multicoat system is built up on a plastic substrate (S).
  • Suitable plastic substrates (S) are conventional plastics, for example polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyurethane (PUR), glass fiber-reinforced unsaturated polyesters, polymethyl methacrylate (PMMA), polyphenylene sulfide (PPS), polyoxymethylene (POM), polyphenylene ether (PPE) , Polyphenylene oxide (PPO), polyurea, polybutadiene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS) and polyolefins such as polypropylene (PP).
  • PS polystyrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PUR polyurethane
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • POM polyoxymethylene
  • PPE polypheny
  • plastic substrates containing various of the plastics mentioned therefore mixtures of these plastics.
  • PP polypropylene
  • EPDM ethylene-propylene-diene copolymers
  • the plastic substrates may be simple plastic plates. Are possible as substrates but also vehicle bodies made of plastics or certain vehicle parts andsuinganbau- and accessories for both the vehicle interior and the vehicle exterior.
  • the substrates can be pretreated in a manner known per se. In particular, surface-activating pretreatments such as flaming, plasma treatment and corona discharge, in particular flaming, are suitable.
  • the substrates can be provided with basically known filler coatings or adhesive primer coatings.
  • Corresponding coating compositions are known and can be applied, for example, directly to the optionally surface-activating pretreated substrate and then cured.
  • it is of very particular advantage that can be completely dispensed with the use of a filler or adhesive primer in the context of the inventive method, but nevertheless excellent adhesion properties result.
  • step (1) of the process according to the invention (1 .1) a basecoat film (B.1 .1) is prepared or (1 .2) a plurality of directly successive basecoat films (B.1 .2.x) are prepared.
  • the layers are produced by applying (1 .1) an aqueous basecoat (b.1 .1) to the plastic substrate (S) or (1 .2) directly successively applying several basecoats (b.1 .2.x) on the plastic substrate (S).
  • the basecoats can be applied directly to the substrate, ie between the optionally surface-activating pretreated substrate and the basecoat (b.1 .1) or the first (that is to say the lowest) of the basecoats (b.1 .2.x) are no further Layers arranged.
  • at least one other coating layer such as a filler layer, to be produced on the substrate first.
  • the basecoat (b.1 .1) or the first basecoat (b.1 .2.x) is applied directly to the optionally surface-activating pretreated plastic substrate.
  • the direct successive application of several basecoats (b.1 .2.x) to the substrate (S) is thus understood to mean that first a first basecoat is applied to the substrate and then a second basecoat is applied directly to the layer of the first basecoat is applied. An optionally third basecoat is then applied directly to the layer of the second basecoat. This process can then be repeated analogously for further basecoats (ie a fourth, fifth, etc. basecoat).
  • basecoat material and basecoat film in relation to the coating agents and coating layers applied in step (1) of the process according to the invention are used for the sake of clarity.
  • a basecoat is to be understood as meaning a coloring intermediate coating substance used in the automotive finishing and general industrial coating.
  • at least one additional clearcoat film is generally applied to this coat as well as within the scope of the inventive process. The curing then takes place together with the clearcoat.
  • the basecoats (b.1.1) and (b.1.2.x) are described in detail below. However, these are preferably physically curable basecoats and / or thermochemically curable externally crosslinking one-component basecoats.
  • the basecoat (b.1.1) and the basecoat materials (b.1.2.x) can be applied by the methods known to those skilled in the art for the application of liquid coating compositions, for example by dipping, knife coating, spraying, rolling or the like.
  • spray application methods are used, such as compressed air spraying (pneumatic application), airless spraying, high rotation, electrostatic spray application (ESTA), optionally combined with hot spray application such as hot air (hot spraying).
  • the basecoats are applied via the pneumatic spray application or the electrostatic spray application.
  • the application of the basecoat (b.1 .1) thus produces a basecoat film (B.1 .1), that is to say a layer of the basecoat (b.1 .1) applied to the plastic substrate (S).
  • the basecoats and basecoats are generally characterized by (b.1.2.x) and (B.1.2.x), while in naming the specific individual basecoats and basecoats, the x can be replaced by correspondingly appropriate other letters.
  • the first basecoat and the first basecoat film can be labeled a, the topmost basecoat and the topmost basecoat film can be labeled z. These two basecoats or basecoats are present in the stage (1 .2) in any case.
  • Optionally interposed layers may be consecutively labeled b, c, d and so on.
  • a basecoat film (B.1 .2.a) is thus produced on the plastic substrate (S).
  • the at least one further basecoat film (B.1 .2.x) is then produced directly on the basecoat film (B.1 .2.a). If several further basecoat films (B.1 .2.x) are produced, these are prepared directly in succession.
  • the basecoats (b.1 .2.x) can be identical or different. It is also possible to produce several basecoat films (B.1.2.x) with the same basecoat and one or more further basecoat films (B.1.2.x) with one or more other basecoats.
  • first basecoat film is prepared by applying a first basecoat material and a second basecoat film is applied by applying the same basecoat material, then obviously both layers on the same basecoat.
  • the application is obviously carried out in two stages, so that the corresponding basecoat in the sense of the inventive method corresponds to a first basecoat (b.1 .2.a) and another basecoat (b.1 .2.z).
  • the described construction is often also referred to as a single-layer basecoat layer structure produced in two jobs. Since, however, due to the technical conditions in a paint shop between the first job and the second job, a certain period of time always elapses, during which the substrate, for example the automobile body, is conditioned at, for example, 15 to 35 ° C. and thus vented, the characterization of this structure as a two-layer basecoat construction is formally more distinct.
  • the described process control is thus assigned to the second variant of the method according to the invention.
  • step (1 .1) the applied basecoat (b.1 .1) or the corresponding basecoat film (B.1 .1) after application, for example, at 15 to 35 ° C for a period of, for example, 0.5 to 30 min vented and / or intermittently dried at a temperature of preferably 40 to 90 ° C for a period of, for example, 1 to 20 minutes.
  • the mixture is first flashed off at 15 to 35 ° C. for a period of 0.5 to 30 minutes and then intermediately dried at 40 to 90 ° C. for a period of, for example, 1 to 20 minutes.
  • step (1 .2) the applied basecoats (b.1 .2.x) are generally flashed off on their own and / or with one another and / or inter-dried. Preference is also in the context of stage (1 .2) at 15 to 35 ° C for a period of 0.5 to 30 minutes and flashed at 40 to 90 ° C for a period of, for example, 1 to 20 minutes between dried.
  • the sequence of venting and / or intermediate drying of one or more base coat layers (B.1 .2.x) can be adapted to the requirements of the individual case.
  • the basecoat film (B.1.1) or basecoat films (B.1.2.x) are not cured within stage (1) of the process of the invention. This results clearly and directly from the below described step (3) of the method according to the invention. Since the basecoat films are cured only in step (3), they can not already hardened in the stage (1), because then the hardening in stage would no longer be possible.
  • the application of the basecoats (b.1 .1) and (b.1 .2.x) takes place in such a way that the basecoat film (B.1.1) and the individual basecoat films (B.1.2.x) are applied according to the method described in US Pat Stage (3) curing have a layer thickness of, for example, 3 to 50 microns, preferably 5 to 40 microns.
  • a clearcoat film (K) is produced directly on (2.1) the basecoat film (B.1 .1) or (2.2) of the topmost basecoat film (B.1 .2.z). This preparation is carried out by appropriate application of a clearcoat (k).
  • the clearcoat layer (K) is therefore arranged directly on the basecoat film (B.1 .1) or directly on the topmost basecoat film (B.1 .2.z).
  • the clearcoat (k) may be a transparent coating agent known per se to the person skilled in the art in this sense. Under transparent is to be understood that a layer formed with the coating agent is not color-covering, but is constituted so that the color of the underlying base paint assembly is visible. As you know, this does not exclude that Clearcoat in minor amounts may also contain pigments which may, for example, support the color depth of the overall structure.
  • aqueous or solvent-containing transparent, physically curing or thermally-chemically curable coating compositions are able to be formulated both as a one-component and as a two- or multi-component coating composition.
  • powder slurry clearcoats are also suitable. Preference is given to solvent-based clearcoats.
  • the clearcoats (k) used can in particular be thermally-chemically and / or chemically-actinically curable. In particular, they are thermally-chemically curable and externally crosslinking. Preference is given to thermally-chemically curable two-component clearcoats.
  • the clearcoats therefore usually and preferably contain at least one (first) polymer as binder with functional groups and at least one crosslinker with a functionality complementary to the functional groups of the binder. At least one hydroxy-functional poly (meth) acrylate polymer is preferably used as the binder and a free polyisocyanate as the crosslinking agent.
  • the clearcoat (k) is applied by the methods known to those skilled in the application of liquid coating compositions, for example by dipping, knife coating, spraying, rolling or the like.
  • spray application methods are used, such as compressed air spraying (pneumatic application), and electrostatic spray application (ESTA).
  • the clearcoat (k) or the corresponding clearcoat film (K) is preferably flashed after the application at 15 to 35 ° C for a period of 0.5 to 30 minutes or intermediate dried.
  • Such flash-off or intermediate drying conditions apply in particular to the preferred case that the clearcoat (k) is a thermally-chemically curable two-component coating composition.
  • this does not rule out that the clearcoat (k) on other curable coating agent and / or other flash or intermediate drying conditions are used.
  • the application of the clearcoat material (k) takes place in such a way that the clearcoat film has, after curing in step (3), a layer thickness of, for example, 15 to 80 micrometers, preferably 20 to 65 micrometers, particularly preferably 25 to 60 micrometers.
  • step (3) of the process according to the invention a joint curing of the (3.1) basecoat film (B.1 .1) and the clearcoat film (K) or (3.2) of the basecoat films (B.1 .2.x) and the clearcoat film (K. ).
  • the curing conditions depend on the basecoats and clearcoats used, if appropriate also on the conditions in which the basecoat film (B.1.1) or the basecoat films (B.1.2.x) were flashed off and temporarily dried.
  • the joint curing is preferably carried out at temperatures between 40 and 100 ° C, more preferably between 60 and 100 ° C, for a period of, for example, 5 to 60 minutes, preferably 20 to 60 minutes.
  • the preferably used thermally-chemically curable two-component clearcoats can be thermally-chemically cured.
  • the basecoats which are preferably used that is to say physically curable basecoats and / or thermo-chemically curable externally crosslinking one-component basecoats, are in any case physically hardened.
  • the plastic substrates can decompose or deform. If, for example, an applied basecoat requires a significantly longer duration for physical curing, it is of course also possible to harden longer in the final curing process and / or flash off or intermediate drying in stage (1) of the process is carried out at the necessary temperatures, for example for a longer period of time.
  • the basecoat (b.1 .1) to be used according to the invention comprises at least one, preferably exactly one, specific aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD).
  • the polymer particles present in the dispersion are therefore polyurethane-polyurea-based.
  • Such polymers can in principle be prepared by conventional polyaddition of, for example, polyisocyanates with polyols and polyamines.
  • the polyurethane-polyurea particles contained in the aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) have a gel content of at least 50% (measuring method see example part).
  • the polyurethane-polyurea particles contained in the dispersion (PD) have an average particle size (also called average particle size) of from 40 to 2,000 nanometers (nm) (for the method of measurement, see the example section).
  • the dispersions (PD) according to the invention are thus microgel dispersions.
  • a microgel dispersion is known to be a polymer dispersion, in which on the one hand, the polymer in the form of relatively small
  • the polymer particles are at least partially intramolecularly crosslinked, the latter meaning that the polymer structures present within a particle have a typical macroscopic network with three-dimensional Macroscopically, however, such a microgel dispersion is still a dispersion of polymer particles in a dispersion medium, for example water, although the particles may also have partial cross-linking bridges (this can scarcely be ruled out purely for reasons of production), however
  • the system is a dispersion containing discrete particles with a measurable mean particle size, but due to their molecular nature, they are dissolved in suitable organic solvents, whereas macroscopic networks would only be swollen.
  • the microgels represent structures that are between branched and macroscopically crosslinked systems, thus combining the characteristics of suitable organic solvent-soluble macromolecules with network structure and insoluble macroscopic networks, the proportion of crosslinked polymers may not change until after isolation of the solid polymer Water and optionally organic solvents and subsequent extraction can be determined. It makes use of the fact that the originally soluble in suitable organic solvents microgel particles retain their internal network structure after isolation and behave in the solid as a macroscopic network. The crosslinking can be checked via the experimentally accessible gel fraction. Ultimately, the gel fraction is the fraction of the polymer from the dispersion which, as an isolated solid, can not be dissolved in a solvent in a molecularly disperse manner.
  • the polyurethane-polyurea particles contained in the aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) preferably have a gel content of at least 60%, more preferably of at least 70%, particularly preferably of at least 80%.
  • the gel fraction can thus be up to 100% or approximately 100%, for example 99% or 98%. In such a case, therefore, all or approximately the entire polyurethane-polyurea polymer is present in the form of crosslinked particles.
  • the resulting polyurethane-polyurea dispersion is aqueous.
  • aqueous is known to the person skilled in the art in this context, which basically refers to a system which does not contain exclusively or mainly organic solvents (also called solvent) as the dispersion medium, but on the contrary contains a significant proportion of water as the dispersion medium aqueous character, based on the Maximum content of organic solvents and / or defined by the content of water are described below.
  • the polyurethane-polyurea particles contain anionic and / or anionic groups (that is, groups which can be converted to anionic groups by the use of known neutralizing agents, also mentioned below, such as bases).
  • these are, for example, carboxylic acid, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups, particularly preferably carboxylic acid groups (functional groups which can be converted into anionic groups by neutralizing agents) and anionic groups derived from the abovementioned functional groups, in particular carboxylate , Sulfonate and / or phosphonate groups, preferably carboxylate groups.
  • carboxylic acid groups functional groups which can be converted into anionic groups by neutralizing agents
  • anionic groups derived from the abovementioned functional groups in particular carboxylate , Sulfonate and / or phosphonate groups, preferably carboxylate groups.
  • the introduction of such groups is known to increase water dispersibility.
  • the groups mentioned may be present proportionally or almost completely in one form (for example carboxylic acid) or in another form (carboxylate).
  • a determining influencing factor is, for example, the use of the already mentioned neutralizers, which are described in more detail below.
  • the introduction of said groups into polymers such as, for example, the polyurethane-polyurea particles can be known to take place via the use of appropriate starting compounds in the preparation of the polymers.
  • the starting compounds then contain the corresponding groups, for example carboxylic acid groups, and are replaced by further functional groups, for example Hydroxyl groups, polymerized in the polymer. Further details are described below.
  • Preferred anionic and / or anionic groups are carboxylate or carboxylic acid groups.
  • the polyurethane-polyurea particles contained in the dispersion (PD) preferably contain, in each case in reacted form, (Z.1 .1) at least one polyurethane prepolymer containing isocyanate groups, containing anionic groups and / or groups which can be converted into anionic groups, and 1 .2) at least one polyamine containing two primary amino groups and one or two secondary amino groups.
  • polymers for example the polyurethane-polyurea particles of the dispersion (PD)
  • PD dispersion
  • these particular components are used as starting compounds in the preparation of the respective polymers become.
  • the respective conversion to the target polymer takes place according to different mechanisms.
  • the components (Z.1 .1) and (Z.1.2) become apparent by reaction of the isocyanate groups of (Z.1.1) with the amino groups of (Z.1 .2) with formation of urea bonds reacted together.
  • the polymer then of course contains the pre-existing amino groups and isocyanate groups in the form of urea groups, that is, in their correspondingly reacted form. Nevertheless, the polymer ultimately contains the two components (Z.1 .1) and (Z.1 .2), because apart from the reacted isocyanate groups and amino groups, the components remain unchanged. Accordingly, for the sake of clarity, it is stated that the respective polymer contains the components, each in reacted form.
  • the meaning of the expression "the polymer contains, in converted form, a component (X)" is thus to be equated with the meaning of the expression "in the preparation of the polymer, the component (X) was used".
  • anionic groups and / or groups which can be converted into anionic groups are preferably introduced into the polyurethane-polyurea particles via the abovementioned isocyanate-group-containing polyurethane prepolymer.
  • the polyurethane-polyurea particles of the two components (Z.1 .1) and (Z.1 .2) are prepared from these two components.
  • the aqueous dispersion (PD) can be obtained by a specific three-step process, which is preferable. In the context of the description of this method, preferred embodiments of the components (Z.1 .1) and (Z.1 .2) are mentioned.
  • the method comprises
  • Isocyanate group-containing polyurethane polymers containing anionic and / or groups which can be converted into anionic groups are known in principle.
  • the component (Z.1 .1) is referred to as a prepolymer for the sake of clarity. It is a polymer to be referred to as a precursor, since it is used as starting component for the preparation of another component, namely the intermediate (Z.1).
  • diisocyanates may be mentioned: 1, 3 or 1, 4 Phenylene diisocyanate, 2,4- or 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'- or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1, 4- or 1, 5-naphthylene diisocyanate,
  • Diisocyanatodiphenyl ether trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, 2,3-dimethylethylene diisocyanate, 1-methyltrimethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate,
  • TXDI tetramethylxylylene diisocyanates
  • dimers and trimers of said diisocyanates such as uretdiones and isocyanurates is of course possible. It is also possible to use polyisocyanates of higher isocyanate functionality. Examples of these are tris (4-isocyanatophenyl) methane, 1, 3,4-triisocyanatobenzene, 2,4,6-triisocyanatotoluene, 1,3,5-tris (6-isocyanatohexylbiuret), bis (2,5-diisocyanato-4 - methylphenyl) methane.
  • the functionality can be reduced by reaction with monoalcohols or secondary amines.
  • diisocyanates particularly preferably the use of aliphatic diisocyanates, such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, 2,4- or 2,6-diisocyanato-1-methylcyclohexane, m- Tetramethylxylylene diisocyanate (m-TMXDI).
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • m-TMXDI m- Tetramethylxylylene diisocyanate
  • An aliphatic is an isocyanate when the Isocyant phenomenon are attached to aliphatic groups, that is in the alpha position to an isocyanate group no aromatic carbon is present.
  • the polyisocyanates are generally reacted to form urethanes with polyols, especially diols.
  • suitable polyols are saturated or olefinically unsaturated polyester polyols and / or polyether polyols.
  • polyester polyols in particular those having a number average molecular weight of 400 to 5000 g / mol (method of measurement see example), are used.
  • polyester polyols preferably polyester diols
  • polyester diols can be prepared in known manner by reaction of corresponding polycarboxylic acids, preferably dicarboxylic acids, and / or their anhydrides with corresponding polyols, preferably diols, by esterification.
  • monocarboxylic acids and / or monoalcohols may also be used proportionately for the preparation.
  • the polyester diols are preferably saturated, in particular saturated and linear.
  • polyester polyols preferably polyester diols
  • phthalic acid isophthalic acid and terephthalic acid, of which isophthalic acid is advantageous and is therefore preferably used.
  • Suitable aliphatic polycarboxylic acids are oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedicarboxylic acid and dodecanedicarboxylic acid or else hexahydrophthalic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-methylhexahydrophthalic acid, tricyclodecanedicarboxylic acid as well as tetrahydrophthalic acid.
  • Dicarboxylic acids which can also be used are dimer fatty acids or dimerized fatty acids, which are known to be mixtures which are prepared by dimerization of unsaturated fatty acids and can be obtained, for example, under the trade names Radiacid (Oleon) or Pripol (Croda).
  • the use of such dimer fatty acids for the preparation of polyester diols is preferred in the context of the present invention.
  • Preferably used polyols for the preparation of prepolymers (Z.1 .1) are thus polyester diols which have been prepared using dimer fatty acids.
  • Particular preference is given to polyester diols, in the preparation of which at least 50% by weight, preferably 55 to 75% by weight, of the dicarboxylic acids used are dimer fatty acids.
  • polyester polyols examples include ethylene glycol, 1, 2 or 1, 3-propanediol, 1, 2, 1, 3 or 1, 4 Butanediol, 1, 2, 1, 3, 1, 4- or 1, 5-pentanediol, 1, 2, 1, 3, 1, 4, 1, 5 or 1, 6-hexanediol, hydroxypivalates , Neopentyl glycol, diethylene glycol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanedimethanol and trimethylpentanediol. Preference is therefore given to using diols.
  • Such polyols or diols can of course also be used directly for the preparation of the prepolymer (Z.1 .1), that is to say reacted directly with polyisocyanates.
  • starting compounds can be used in the preparation of the prepolymers (Z.1 .1) which, in addition to groups to be reacted in the preparation of urethane bonds, preferably hydroxyl groups, also contain the abovementioned groups, for example carboxylic acid groups. In this way, the corresponding groups are introduced into the prepolymer.
  • Suitable compounds for introducing the preferred carboxylic acid groups, if containing carboxyl groups are polyether polyols and / or polyester polyols. In any case, preference is given to using low molecular weight compounds which have at least one carboxylic acid group and at least one isocyanate-reactive functional group, preferably hydroxyl groups.
  • low molecular weight compound is to be understood as meaning, in contrast to relatively high molecular weight compounds, in particular polymers, those to which a discrete molecular weight can be assigned as preferably monomeric compounds, ie a low molecular weight compound is in particular no polymer, since the latter always represent a mixture of molecules and must be described by means of average molecular weights, preferably the term low molecular weight compound to understand that the corresponding compounds have a molecular weight of less than 300 g / mol. Preferably, the range is from 100 to 200 g / mol.
  • Preferred compounds in this sense are, for example, monocarboxylic acids containing two hydroxyl groups, for example dihydroxypropionic acid, dihydroxysuccinic acid and dihydroxybenzoic acid.
  • alpha, alpha dimethylolalkanoic acids such as 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid and 2,2-dimethylolpentanoic acid, in particular 2,2-dimethylolpropionic acid.
  • the prepolymers (Z.1 .1) are therefore preferably carboxy-functional. They have, based on the solids, preferably an acid number of 10 to 35 mg KOH / g, in particular 15 to 23 mg KOH / g.
  • the number-average molecular weight of the prepolymers can vary widely and is for example in the range from 2000 to 20 000 g / mol, preferably from 3500 to 6000 g / mol (measuring method see example part).
  • the prepolymer (Z.1 .1) is isocyanate group-containing. It preferably has, based on the solids, an isocyanate content of 0.5 to 6.0 wt .-%, preferably 1, 0 to 5.0 wt .-%, particularly preferably 1, 5 to 4.0 wt .-% (Measurement method it sample part).
  • the hydroxyl value of the prepolymer will, as a rule, be very low.
  • the hydroxyl number of the prepolymer, based on the solids, is preferably less than 15 mg KOH / g, in particular less than 10 mg KOH / g, more preferably less than 5 mg KOH / g (measuring method see example).
  • the preparation of the prepolymers (Z.1 .1) can be carried out by known and established methods in bulk or solution, more preferably by reacting the starting compounds in organic solvents, such as preferably methyl ethyl ketone at temperatures of for example 60 to 120 ° C, and optionally with use from Catalysts typical for polyurethane production.
  • organic solvents such as preferably methyl ethyl ketone
  • Catalysts typical for polyurethane production.
  • Such catalysts are known to the person skilled in the art, an example being dibutyltin laurate. It is of course to proceed so that the ratio of the starting components is selected so that the product, that is, the prepolymer (Z.1 .1) contains isocyanate groups.
  • the solvents should be selected so that they do not undergo any undesired reactions with the functional groups of the starting compounds, ie are inert to these groups insofar as they do not hinder the reaction of these functional groups.
  • the preparation is preferably already carried out in an organic solvent (Z.2) as described below, since this must be present in any case in the composition (Z) to be prepared in stage (I) of the process.
  • the groups which can be converted into anionic groups in the prepolymer (Z.1 .1) can also be present proportionally as corresponding anionic groups, for example by the use of a neutralizing agent. In this way, the water-dispersibility of the prepolymers (Z.1 .1) and thus also of the intermediate (Z.1) can be adjusted.
  • Suitable neutralizing agents are, in particular, the known basic neutralizing agents, such as, for example, carbonates, bicarbonates or hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, for example LiOH, NaOH, KOH or Ca (OH) 2.
  • suitable for neutralization and preferably used in the context of the present invention are organic, nitrogen-containing bases such as amines such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tributylamines, dimethylaniline, triphenylamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine or triethanolamine and mixtures thereof.
  • the neutralizing agent can already during or before Are added at the beginning of the actual polymerization, then crizsp the carboxylic acid group-containing starting compounds are neutralized.
  • the neutralizing agent may be added, for example, in such an amount that a proportion of 35 to 65% of the groups is neutralized (degree of neutralization). A range of 40 to 60% is preferred (calculation method see example part).
  • the prepolymer (Z.1 .1) after its preparation and before its use for the preparation of the intermediate (Z.1) is neutralized as described.
  • the preparation of the intermediate (Z.1) described here comprises the reaction of the described prepolymer (Z.1 .1) with at least one, preferably exactly one polyamine (Z.1.2a) derived from a polyamine (Z.1.2) ,
  • the polyamine (Z.1.2a) contains two masked primary amino groups and one or two free secondary amino groups.
  • masked amino groups are to be understood as those in which the hydrogen radicals, which are present in free amino groups, are substituted on the nitrogen by reversible reaction with a masking agent. Due to the masking, the amino groups can not be reacted as free amino groups via condensation or addition reactions, so are not reactive in this regard and thus differ from free amino groups. Only the removal again of the reversibly attached masking agent, which in turn gives rise to the free amino groups, then evidently allows the known per se reactions of the amino groups. The principle thus resembles the principle of blocked or masked isocyanates likewise known in the field of polymer chemistry.
  • the primary amino groups of the polyamine (Z.1.2a) can be masked with the masking agents known per se, for example with ketones and / or aldehydes. With such a masking, ketimines and / or aldemines, which do not contain any nitrogen-hydrogen bonds, are then formed with liberation of water, so that no typical condensation or addition reactions of an amino group with another functional group, such as an isocyanate group, can take place.
  • Reaction conditions for preparing such a masked primary amine for example a ketimine
  • a corresponding masking can be realized.
  • the resulting water of reaction is removed during the reaction to prevent the otherwise possible reverse reaction (unmasking) of the reversible masking.
  • the reaction conditions for unmasking masked primary amino groups are known per se.
  • the conversion of a masked amine into the aqueous phase is sufficient to shift the equilibrium back to the side of the unmasking by the then existing concentration pressure of the water, thereby producing primary amino groups free of water and a free ketone.
  • Preferred masking agents are acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisopropyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone, particularly preferably the ketones (Z.2) are methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.
  • the preferred masking with ketones and / or aldehydes, in particular ketones, and the resulting production of ketimines and / or aldimines also has the advantage that selectively primary amino groups are masked. Existing secondary amino groups apparently can not be masked and thus remain free.
  • a polyamine (Z.1.2a) which also contains one or two free secondary amino groups in addition to the two masked primary amino groups, easily via the said preferred masking reactions of a polyamine (Z.1 .2), which free secondary and primary Contains amino groups can be prepared.
  • the polyamines (Z.1.2a) can be prepared by masking the primary amino groups of polyamines (Z.1.2) containing two primary amino groups and one or two secondary amino groups.
  • any desired aliphatic, aromatic or araliphatic groups can be present.
  • monovalent groups arranged as terminal groups on a secondary amino group or divalent groups arranged between two amino groups are possible.
  • aliphatic is understood as meaning all organic groups which are not aromatic.
  • aliphatic hydrocarbon groups that is groups which consist exclusively of carbon and hydrogen and are not aromatic.
  • These aliphatic hydrocarbon groups may be linear, branched or cyclic, which may be saturated or unsaturated. Of course, these groups may also contain both cyclic and linear or branched portions. It is also possible that aliphatic groups contain heteroatoms, in particular in the form of bridging groups such as ether, ester, amide and / or urethane groups. Possible aromatic groups are also known and require no further explanation.
  • the polyamines (Z.1 .2a) have two masked primary amino groups and one or two free secondary amino groups and they have as primary amino groups exclusively masked primary amino groups and as secondary amino groups exclusively free secondary amino groups.
  • the polyamines (Z.1.2a) have a total of three or four amino groups, these being selected from the group of the masked primary amino groups and the free secondary amino groups.
  • Very particularly preferred polyamines are those which consist of two masked primary amino groups, one or two free secondary amino groups and aliphatic-saturated hydrocarbon groups.
  • Examples of preferred polyamines (Z.1.2) from which polyamines (Z.1.2a) can also be prepared by masking the primary amino groups are diethylenetriamine, 3- (2-aminoethyl) aminopropylamine, dipropylenetriamine and N1- (2 (4- (2-aminoethyl) piperazin-1-yl) ethyl) ethane-1,2-diamine (one secondary amino group, two primary amino groups to be blocked) and triethylenetetramine and N, N'-bis (3-amino) aminopropyl) ethylenediamine (two secondary amino groups, two primary amino groups to be blocked).
  • the preparation of the intermediate (Z.1) comprises the reaction of the prepolymer (Z.1.1) with the polyamine (Z.1.2a) by addition reaction of isocyanate groups (Z.1.1) with free secondary amino groups (Z. .1 .2a).
  • This reaction which is known per se, then leads to the binding of the polyamine (Z.1 .2a) to the prepolymer (Z.1 .1) to form urea bonds, whereby ultimately the intermediate (Z.1) is formed.
  • preferably no other amines with free or masked secondary or free or masked primary amino groups are used.
  • the preparation of the intermediate (Z.1) can be carried out by known and established methods in bulk or solution, in particular preferably by reaction of (Z.1 .1) with (Z.1.2a) in organic solvents. It is immediately apparent that the solvents should be selected such that they do not undergo any undesired reactions with the functional groups of the starting compounds, ie that they are inert or largely inert towards these groups.
  • the solvent used in the preparation is preferably at least partly an organic solvent (Z.2), in particular methyl ethyl ketone, as described below, since this must be present in any case in the composition (Z) to be prepared in step (I) of the process.
  • a solution of a prepolymer (Z.1 .1) in a solvent (Z.2) is preferably mixed with a solution of a polyamine (Z.1 .2a) in a solvent (Z.2), the reaction described taking place can.
  • the intermediate (Z.1) is isocyanate group-containing. Accordingly, in the reaction of (Z.1 .1) and (Z.1.2a), the ratio of these components must, of course, be chosen so that the product, ie the intermediate (Z.1), contains isocyanate groups.
  • the intermediate (Z.1) formed by reacting isocyanate groups of (Z.1.1) with the free secondary amino groups of (Z.1.2a) has an excess relative to the masked primary amino groups of isocyanate groups. This is ultimately achieved by selecting the molar ratio of isocyanate groups of (Z.1.1) to the total amount of free secondary amino groups and masked primary amino groups of (Z.1.2a) to be such that even after the preparation of (Z.1) and the corresponding consumption of isocyanate groups by the reaction with the free secondary amino groups remains a corresponding excess of the isocyanate groups.
  • the polyamine (Z.1.2a) has a free secondary amino group and two masked primary amino groups
  • the molar ratio between the isocyanate groups of (Z.1.1) to the polyamine (Z.1.2a) in the whole particularly preferred embodiment set with 5/1.
  • the consumption of an isocyanate group in the reaction with the free secondary amino group would then mean that for the above-mentioned condition 4/2 (or 2/1) is realized.
  • the proportion of the intermediate (Z.1) is from 15 to 65 wt .-%, preferably from 25 to 60 wt .-%, more preferably from 30 to 55 wt .-%, particularly preferably from 35 to 52.5 wt. -% and in a very particular embodiment from 40 to 50 wt .-%, each based on the total amount of the composition (Z).
  • the determination of the proportion of an intermediate (Z.1) can be carried out as follows: The solid of a mixture which contains only organic solvents in addition to the intermediate (Z.1) is determined (measurement method for determination of the solid (also solids content or solids content) called) see example). The solid then corresponds to the amount of the intermediate (Z.1). By taking into account the solids of the mixture, the proportion of the intermediate (Z.1) in the composition (Z) can thus be determined or determined. Since the intermediate (Z.1) is preferably already produced in an organic solvent, that is to say it is anyway present in a mixture after preparation, which contains only organic solvents in addition to the intermediate, this is the method of choice.
  • composition (Z) also contains at least one special organic solvent (Z.2).
  • the solvents (Z.2) have a solubility in water of not more than 38% by weight at a temperature of 20 ° C. (measuring method see example part).
  • the solubility in water at a temperature of 20 ° C is less than 30 wt .-%.
  • a preferred range is from 1 to 30% by weight. Accordingly, the solvent (Z.2) has a rather moderate solubility in water, in particular is not completely miscible with water or has no unlimited solubility in water. Fully miscible with water is a solvent when it can be mixed in any proportions with water, without causing a segregation, that is two-phase formation.
  • solvents (Z.2) are methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, diethyl ether, dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, toluene, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, propylene carbonate, cyclohexanone or mixtures of these solvents.
  • No solvents (Z.2) are thus solvents such as acetone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, dioxane, N-formylmorpholine, dimethylformamide or dimethylsulfoxide.
  • the selection of the special solvents (Z.2) with only limited solubility in water achieves, in particular, that a homogeneous solution can not be formed directly in the aqueous phase in the dispersion of the composition (Z) in step (II) of the process. It is believed that the present dispersion allows the crosslinking reactions (addition reactions of free primary amino groups and isocyanate groups to form urea linkages) proceeding under step (II) to proceed in limited volumes, ultimately allowing the formation of the microparticles as defined above.
  • Preferred solvents (Z.2) in addition to the described water solubility have a boiling point of at most 120 ° C, more preferably of at most 90 ° C (at atmospheric pressure, that is 1, 013 bar).
  • step (III) of the process is to say the at least partial removal of the at least one organic solvent (Z.2) from the dispersion which is prepared in step (II) of the process.
  • these solvents can be removed, for example, by distillation be removed without the simultaneous significant amounts of the introduced in step (II) of the process water.
  • step (PD) eliminates the costly yielding of water to obtain the aqueous character of the dispersion (PD).
  • the proportion of the at least one organic solvent (Z.2) is from 35 to 85 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%, more preferably from 45 to 70 wt .-%, particularly preferably from 47.5 to 65 wt .-% and in a very particular embodiment of 50 to 60 wt .-%, each based on the total amount of the composition (Z).
  • the described components (Z.1) and (Z.2) in total preferably make up at least 90% by weight of the composition (Z).
  • the two components preferably make up at least 95% by weight, in particular at least 97.5% by weight, of the composition (Z).
  • the composition (Z) consists of these two components.
  • these neutralizing agents are included in the calculation of the amount of an intermediate (Z.1) the intermediate.
  • the intermediate (Z.1) in any case has anionic groups, which go back to the use of the neutralizing agent. The cation present after the formation of these anionic groups is therefore likewise attributed to the intermediate.
  • the composition (Z) contains other components in addition to the components (Z.1) and (Z.2), these are preferably only organic Solvents.
  • the solid of the composition (Z) thus corresponds to the proportion of the intermediate (Z.1) in the composition (Z).
  • the composition (Z) thus preferably has a solids content of 15 to 65 wt .-%, preferably from 25 to 60 wt .-%, more preferably from 30 to 55 wt .-%, particularly preferably from 35 to 52.5 wt. % and in a very particular embodiment from 40 to 50% by weight.
  • a particularly preferred composition (Z) thus contains in total at least 90% by weight of the components (Z.1) and (Z.2) and contains, in addition to the intermediate (Z.1), exclusively organic solvents.
  • composition (Z) An advantage of the composition (Z) is that it can be prepared without the use of environmentally and harmful organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone. Accordingly, the composition (Z) preferably contains less than 10 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, more preferably less than 2.5 wt .-% of organic solvents selected from the group consisting of N-methyl-2 - pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone. Preferably, the composition (Z) is completely free of these organic solvents.
  • composition (Z) is dispersed in aqueous phase.
  • step (II) a demasking of the masked primary amino groups of the intermediate (Z.1) is thus realized in step (II). Because the conversion of a masked amine into the aqueous phase releases the reversibly attached masking agent while consuming water, and free primary amino groups are formed. It is also clear that the resulting free primary amino groups then also present with isocyanate groups of the intermediate (Z.1) or the unmasked from the intermediate (Z.1) unmasked intermediate by addition reaction to form urea bonds are reacted.
  • step (II) of the process described here the composition (Z) is dispersed in water, wherein a unmasking of the masked primary amino groups of the intermediate (Z.1) and a reaction of the resulting free primary amino groups with the isocyanate groups of the intermediate (Z. 1) and the isocyanate groups of the demasked intermediate formed from the intermediate (Z.1) by addition reaction.
  • Step (II) of the process described here that is, the dispersion in the aqueous phase
  • the composition (Z) can be carried out in any desired manner.
  • the composition (Z) which may be present after preparation, for example, at room temperature, that is 20 to 25 ° C, or at room temperature increased temperature, for example, 30 to 60 ° C, are stirred into water, whereby a dispersion is formed.
  • the water introduced, for example, has room temperature. It can be dispersed in pure water (deionized water), that is, the aqueous phase consists only of water, which is preferred.
  • the aqueous phase may also contain proportionate typical auxiliaries, such as typical emulsifiers and protective colloids.
  • typical auxiliaries such as typical emulsifiers and protective colloids.
  • suitable emulsifiers and protective colloids can be found for example in Houben Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1 Macromolecular substances, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1961, S 41 1 ff.
  • step (II) of the process that is, in the dispersion of the composition (Z) in the aqueous phase, the weight ratio of organic solvents and water is chosen so that the resulting dispersion has a weight ratio of water to organic solvents greater than 1, preferably from 1.05 to 2/1, particularly preferably from 1.1 to 1.5 / 1.
  • step (III) of the process described here the at least partial removal of the at least one organic solvent (Z.2) takes place from the dispersion obtained in step (II).
  • step (III) of the process other solvents, which were present, for example, optionally in the composition (Z), are removed.
  • the removal of the at least one organic solvent (Z.2) and optionally further organic solvents can be carried out in any known manner, for example by vacuum distillation at temperatures slightly elevated from room temperature, for example 30 to 60 ° C.
  • the polyurethane-polyurea dispersion (PD) obtained is aqueous (for the basic definition of "aqueous”, see above).
  • the dispersion (PD) to be used according to the invention preferably contains at most 15.0% by weight, particularly preferably at most 10% by weight, very particularly preferably at most 5% by weight and more preferably at most 2.5% by weight of organic solvents (measuring method see example part).
  • the proportion of the polyurethane-polyurea polymer in the dispersion (PD) is preferably 25 to 55 wt .-%, preferably 30 to 50 wt .-%, more preferably 35 to 45 wt .-%, each based on the total amount of the dispersion (Determination analogous to the determination of the solids content described above for the intermediate (Z.1)).
  • the proportion of water in the dispersion (PD) is preferably 45 to 75 wt .-%, preferably 50 to 70 wt .-%, more preferably 55 to 65 wt .-%, each based on the total amount of the dispersion.
  • dispersions are provided which can be used in aqueous basecoats and lead there to the performance and technical advantages described in the introduction and also in the examples below.
  • adequate freedom of formulation is achieved in the production of aqueous basecoats.
  • additional amounts of organic solvents can be used, which are necessary, for example, to properly formulate various components.
  • the fundamentally aqueous character of the basecoat is not endangered.
  • the basecoats can nevertheless be formulated with comparatively low proportions of organic solvents, ie have a particularly good ecological profile.
  • the dispersion contains only water and optionally organic solvents, for example in the form of residual constituents which have not been completely removed in stage (III) of the process.
  • the solids content of the dispersion (PD) is preferably 25 to 55%, preferably 30 to 50%, more preferably 35 to 45%, and more preferably corresponds to the proportion of the polymer in the dispersion.
  • the dispersion (PD) preferably contains less than 7.5 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, more preferably less than 2.5 wt .-% of organic solvents selected from the group consisting of N-methyl -2- pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone.
  • the dispersion (PD) is completely free of these organic solvents.
  • the polyurethane-polyurea polymer present in the dispersion preferably has little or no hydroxyl groups.
  • the OH number of the polymer, based on the solids, is preferably less than 15 mg KOH / g, in particular less than 10 mg KOH / g, more preferably less than 5 mg KOH / g (measuring method see Example).
  • the proportion of the at least one dispersion (PD), based on the total weight of the aqueous basecoat material (b.1.1), is preferably 5 to 60% by weight, more preferably 15 to 50% by weight and most preferably 20 to 45% by weight.
  • the fraction of the polyurethane-polyurea polymers derived from the dispersions (PD) is preferably from 2.0 to 24.0% by weight, preferably 6.0, based on the total weight of the aqueous basecoat material (b.1.1) to 20.0 wt .-%, particularly preferably 8.0 to 18.0 wt .-%.
  • the determination or definition of the proportion of the polyurethane-polyurea polymers derived from the dispersions according to the invention on Basecoat can be carried out by determining the solids of a dispersion (PD) according to the invention which is to be used in the basecoat.
  • PD dispersion
  • the abovementioned principle applies to all the components of the basecoat material mentioned and their ranges of proportions, for example the pigments mentioned below or also the crosslinking agents mentioned below, such as melamine resins.
  • the basecoat (b.1 .1) to be used according to the invention preferably contains at least one pigment.
  • pigments and effect pigments are those skilled in the art, for example, in Römpp Lexikon coatings and printing inks, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, pages 176 and 451 described.
  • coloring pigment and color pigment as well as the terms optically effecting pigment and effect pigment are interchangeable.
  • Preferred effect pigments are, for example, platelet-shaped metallic effect pigments such as platelet-shaped aluminum pigments, gold bronzes, fire-colored bronzes and / or iron oxide aluminum pigments, pearl pigments such as fish-silver, basic lead carbonate, bismuth oxychloride and / or metal oxide mica pigments and / or other effect pigments such as platelet-shaped graphite, platelet-shaped iron oxide, multilayer Effect pigments of PVD films and / or liquid crystal polymer pigments. Particular preference is given to platelet-shaped metallic effect pigments, in particular platelet-shaped aluminum pigments.
  • Typical color pigments include, in particular, inorganic color pigments, such as white pigments, such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone; Black pigments such as carbon black, iron manganese black or spinel black; Colored pigments such as chromium oxide, chromium oxide hydrate green, cobalt green or ultramarine green, cobalt blue, ultramarine blue or manganese blue, ultramarine violet or cobalt and manganese violet, iron oxide red, cadmium sulfoselenide, molybdate red or ultramarine red; Iron oxide brown, mixed brown, spinel and corundum phases or chrome orange; or iron oxide yellow, nickel titanium yellow, chromium titanium yellow, cadmium sulfide, cadmium zinc sulfide, chrome yellow or bismuth vanadate.
  • inorganic color pigments such as white pigments, such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone
  • Black pigments such as
  • the proportion of the pigments is preferably in the range from 1, 0 to 40.0 wt .-%, preferably 2.0 to 35.0 wt .-%, particularly preferably 5.0 to 30.0 wt .-%, each based on the total weight of the aqueous basecoat (b.1 .1).
  • Preferred polyurethane-polyacrylate copolymers (acrylated polyurethanes) and their preparation are described, for example, in WO 91/15528 A1, page 3, line 21 to page 20, line 33 and in DE 4437535 A1, page 2, line 27 to page 6, line 22 described.
  • the polymers described as binders are preferably hydroxy-functional and more preferably have an OH number in the range from 15 to 200 mg KOH / g, more preferably from 20 to 150 mg KOH / g.
  • the basecoats contain at least one hydroxy-functional polyurethane-polyacrylate copolymer, more preferably at least one hydroxy-functional polyurethane-polyacrylate copolymer and at least one hydroxy-functional polyester.
  • the proportion of the further polymers as a binder can vary widely and is preferably in the range from 1.0 to 25.0% by weight, preferably 3.0 to 20.0% by weight, particularly preferably 5.0 to 15.0 Wt .-%, in each case based on the total weight of the basecoat (b.1 .1).
  • the basecoat (b.1 .1) may contain at least one typical crosslinking agent known per se. If it contains a crosslinking agent, it is preferably at least one blocked polyisocyanate and / or an aminoplast resin, more preferably at least one melamine resin.
  • the basecoat (b.1.1) contains crosslinking agents, the proportion of these crosslinking agents is preferably in the range from 0.5 to 20.0% by weight, preferably from 1.0 to 15.0% by weight, particularly preferably 1 , 5 to 10.0 wt .-%, each based on the total weight of the basecoat (b.1 .1).
  • the basecoat (b.1 .1) may also contain at least one thickener. Suitable thickeners are inorganic thickeners from the group of phyllosilicates such as lithium-aluminum-magnesium silicates.
  • lacquers whose rheological property profile is determined by the main or predominant use of corresponding inorganic thickeners are in need of improvement in terms of their solids content, ie can only be formulated with fairly low solids contents of, for example, less than 20%, without adversely affecting important performance properties become.
  • a particular advantage of the basecoat (b.1 .1) is that it can be formulated without or without a large proportion of such inorganic phyllosilicates used as thickeners. Accordingly, the proportion of inorganic phyllosilicates used as thickener, based on the total weight of the basecoat, is preferably less than 0.7% by weight, more preferably less than 0.3% by weight and even more preferably less than 0.1% by weight. , Most preferably, the basecoat is completely free of such inorganic phyllosilicates used as thickeners.
  • the basecoat may contain at least one organic thickener, for example a (meth) acrylic acid (meth) acrylate copolymer thickener or a polyurethane thickener.
  • organic thickener for example a (meth) acrylic acid (meth) acrylate copolymer thickener or a polyurethane thickener.
  • associative thickeners such as, for example, the known polyurethane associative thickeners.
  • associative thickeners it is known to refer to water-soluble polymers which have strongly hydrophobic groups at the chain ends or in side chains and / or whose hydrophilic chains contain hydrophobic blocks or bundles in the interior. As a result, these polymers have a surfactant character and are capable of forming micelles in the aqueous phase.
  • the hydrophilic regions remain in the aqueous phase while the hydrophobic regions are incorporated in the particles of polymer dispersions, adsorb on the surface of other solid particles such as pigments and / or fillers, and / or form micelles in the aqueous phase.
  • a thickening effect is achieved without there being an increased settling behavior.
  • Corresponding thickeners are commercially available, for example under the trade name Adekanol (Adeka Corporation).
  • the basecoat (b.1 .1) may contain at least one other additive.
  • additives are residue-free or substantially residue-free thermally decomposable salts, of the polymers mentioned as binders various physically, thermally and / or actinic radiation curable polymers as binders, other crosslinking agents, organic solvents, reactive diluents, transparent pigments, fillers, molecular disperse soluble dyes, nanoparticles, light stabilizers, antioxidants, deaerators, emulsifiers, slip additives, polymerization inhibitors, free radical polymerization initiators, primers, leveling agents, film forming aids, sag-control agents (SCAs), flame retardants, corrosion inhibitors, waxes, siccatives, biocides, and matting agents.
  • SCAs sag-control agents
  • the solids content of the basecoat (b.1.1) may vary according to the requirements of the case. In the first place, the solids content depends on the viscosity required for application, in particular spray application. It is of particular advantage that the basecoat according to the invention can nevertheless have a viscosity at comparatively high solids, which permits adequate application.
  • the solids content of the basecoat, if it contains at least one crosslinking agent is at least 25%, preferably at least 27.5%, more preferably at least 30%.
  • preferred basecoats have a viscosity of 40 to 150 mPa ⁇ s, in particular 70 to 110 mPa, at 23 ° C. and a shear stress of 1000 l / s -s (see example section for more details on the measuring method).
  • a viscosity in this range at the specified shear stress is referred to as the spray viscosity (processing viscosity).
  • coating compositions are applied at spray viscosity, that is to say they have a viscosity under the conditions then present (high shear stress) which, in particular, is not too high in order to allow effective application.
  • a base lacquer (b.1 .1) adjusted to spray viscosity also has a high solids content.
  • the preferred ranges of the solid content, in particular the lower limits, thus show that the basecoat (b.1 .1) in the state capable of application preferably has comparatively high solids contents.
  • the basecoat according to the invention is aqueous (for the definition of "aqueous" see above).
  • the proportion of water in the basecoat (b.1 .1) is preferably from 35 to 70 wt .-%, more preferably 42 to 63 wt .-%, each based on the total weight of the basecoat. It is again preferred that the percentage sum of the solids of the basecoat and the proportion of water in the basecoat is at least 70% by weight, preferably at least 75% by weight. Preferred among these are ranges of from 75 to 95% by weight, in particular from 80 to 90% by weight. In this specification, the solid, which traditionally has only the unit "%”, is given in "% by weight". Since the solids ultimately represent a percentage weight, this form of representation is justified.
  • a basecoat has a solids content of 35% and a water content of 50% by weight
  • the percentage sum of the solids of the basecoat and the proportion of water in the basecoat as defined above is 85% by weight.
  • preferred basecoats contain principally polluting components, in particular organic solvents, in relation to the solids of the basecoat, at only small proportions.
  • the ratio of the volatile organic content of the basecoat material (in% by weight) and the solids content of the basecoat material is from 0.05 to 0.7, more preferably from 0.15 to 0.6.
  • the volatile organic content is the proportion of the basecoat which is calculated neither in relation to the proportion of water nor to the solids.
  • the basecoat (b.1.1) is that it is prepared without the use of environmentally harmful organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone can be.
  • the basecoat preferably contains less than 10 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, more preferably less than 2.5 wt .-% of organic solvents selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, Dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone.
  • the basecoat is completely free of these organic solvents.
  • the preparation of the basecoats can be carried out using the customary and known for the production of basecoats mixing methods and mixing units.
  • the basecoats (b.1 .2.x) used in the process according to the invention at least one of these basecoats is the one described for the basecoat (b.1 .1) having features essential to the invention.
  • PD aqueous polyurethane-polyurea dispersion
  • the preferred features and embodiments described in the context of the description of the basecoat (b.1 .1) also apply-preferably to at least one of the basecoats (b.1 .2.x).
  • the inventive method allows the production of multi-layer coatings on plastic substrates, which have excellent adhesion to the plastic substrate.
  • the present invention also relates to an aqueous mixed lacquer system for the production of aqueous basecoats.
  • the mixed lacquer system comprises, in each case based on the total weight of the aqueous mixed lacquer system,
  • the components described total at least 90 wt .-%, preferably at least 95 wt .-% make up of the mixed paint system.
  • the mixed paint system is substantially free of pigments, that is containing less than 1 wt .-% pigments. Most preferably, it is completely free of pigments.
  • the mixed lacquer system is outstandingly suitable for use by individually tailored completion with, in particular, pigments and, if appropriate, different additives for the production of aqueous basecoats become.
  • One and the same mixing lacquer system can thus be used to prepare various aqueous basecoats by subsequent and individual completion. This of course results in a huge workload and thus increasing the efficiency in the formulation of basecoats, especially on a large scale.
  • the mixed lacquer system can be prepared and stored separately and then completed on an occasion basis with, for example, corresponding pigment pastes.
  • the present invention also relates to a process for the preparation of aqueous basecoats, which comprises the addition of pigments, in particular in the form of pigment pastes, to a mixed lacquer system as described above.
  • solids content hereinafter also referred to as solid content, according to DIN EN ISO 3251 at 130 ° C; 60 min, weight 1, 0 g, determined. If reference is made in the context of the present invention to an official standard, this naturally includes the version of the standard applicable at the filing date or, if no valid version at this time, the last valid version.
  • the determination of the isocyanate content was achieved by adding an excess of a 2% strength N, N-dibutylamine solution in xylene to a homogeneous solution of the samples in acetone / N-ethylpyrrolidone (1: 1 Vol .-%) determined by potentiometric back-titration of the excess amine with a 0.1 N hydrochloric acid on the basis of DIN EN ISO 3251, DIN EN ISO 1 1909 and DIN EN ISO 14896. About the proportion of a polymer (solid) in solution can be calculated back to the NCO content of the polymer based on solids. 3. Hydroxyl number
  • the hydroxyl number was based on R.-P. Krüger, R. Gnauck and R. Algeier, Plaste und Kautschuk, 20, 274 (1982), using acetic anhydride in the presence of 4-dimethylaminopyridine as a catalyst in a tetrahydrofuran (THF) / dimethylformamide (DMF) solution at room temperature, the remaining excess of acetic anhydride after acetylation was completely hydrolyzed and the acetic acid was back titrated potentiometrically with alcoholic potassium hydroxide solution. 60 min acetylation times were sufficient in all cases to guarantee complete conversion.
  • THF tetrahydrofuran
  • DMF dimethylformamide
  • the acid number was determined on the basis of DIN EN ISO 21 14 in a homogeneous solution of tetrahydrofuran (THF) / water (9 parts by volume of THF and 1 part by volume of distilled water) with ethanolic potassium hydroxide solution.
  • the degree of neutralization of a component x was calculated from the molar amount of the carboxylic acid groups contained in the component (determined by the acid number) and the molar amount of the neutralizing agent used.
  • the amine equivalent mass (solution) serves to determine the amine content of a solution and was determined as follows.
  • the sample to be examined was dissolved in glacial acetic acid at room temperature and titrated against 0.1 N perchloric acid in glacial acetic acid in the presence of crystal violet. From the weight of the sample and the consumption of perchloric acid, the amine equivalent mass (solution), the mass of the basic amine solution necessary to neutralize one mole of perchloric acid, was obtained.
  • the content of an organic solvent in a mixture was determined by gas chromatography (Agilent 7890A, 50m silica capillary column with polyethylene glycol phase or 50m silica capillary column with polydimethylsiloxane phase, carrier gas helium, split injector 250 ° C, oven temperature 40 - 220 ° C, Flammionisationsdetektor, detector temperature 275 ° C, internal standard n-propyl glycol) determined.
  • gas chromatography Alent 7890A, 50m silica capillary column with polyethylene glycol phase or 50m silica capillary column with polydimethylsiloxane phase, carrier gas helium, split injector 250 ° C, oven temperature 40 - 220 ° C, Flammionisationsdetektor, detector temperature 275 ° C, internal standard n-propyl glycol
  • M n The number-average molar mass (M n ) was, unless stated otherwise, by means of a steam pressure osmometer type 10.00 (Knauer) in concentration series in toluene at 50 ° C with benzophenone as a calibration substance to determine the experimental calibration constant of the measuring device according to E. Schröder, G Müller, K.-F. Arndt, "Guide of Polymer Characterization", Akademie- Verlag, Berlin, pp. 47-54, 1982. 10.
  • the mean particle size (volume average) of the polyurethane-polyurea particles present in the dispersions (PD) according to the invention are determined in the context of the present invention by photon correlation spectroscopy (PCS). Specifically used for measurement was a "Malvern Nano S90" (Malvern Instruments) at 25 ⁇ 1 ° C. The device covers a size range from 3 to 3000 nm and was equipped with a 4mW He-Ne laser at 633 nm. The dispersions (PD) were diluted with particle-free, deionized water as dispersing medium, and then in a 1 ml polystyrene. Measure cuvette with suitable scattering intensity.
  • PCS photon correlation spectroscopy
  • the evaluation was carried out by means of a digital correlator with the aid of the evaluation software Zetasizer Ver. 6.32 (Malvern Instruments). It was five times and measurements repeated on a second freshly prepared sample. The standard deviation of a 5-fold determination was ⁇ 4%. The maximum deviation of the arithmetic mean of the volume average (V-average mean) of five individual measurements was ⁇ 15%. The reported mean particle size (volume average) is the arithmetic mean of the mean particle size (volume average) of the individual preparations. The test was carried out using polystyrene standards with certified particle sizes between 50 to 3000 nm.
  • the gel content of the polyurethane-polyurea particles (microgel particles) contained in the dispersions (PD) according to the invention is determined gravimetrically in the context of the present invention.
  • the polymer contained was isolated by freeze-drying from a sample of an aqueous dispersion (PD) (weight 1, 0 g).
  • the main drying of the completely frozen sample was usually carried out in the pressure range of the drying vacuum between 5 mbar and 0.05 mbar, at 10 ° C lower drying temperature than the solidification temperature.
  • the gel fraction determined in this way according to the invention is also called the gel fraction (freeze-dried).
  • gel fraction 130 ° C.
  • gel fraction a proportion of gel, hereinafter also referred to as gel fraction (130 ° C.) was determined gravimetrically by isolating from aqueous dispersion (weight 1, 0 g) a polymer sample at 130 ° C., 60 min (solids). The mass of the polymer was determined to extract the polymer then in analogy to the procedure described above for 24 hours at 25 ° C in an excess of tetrahydrofuran, separate the insoluble fraction (gel fraction), to dry and weigh back. 12. Solubility in water
  • the solubility of an organic solvent in water was determined at 20 ° C as follows.
  • the respective organic solvent and water were combined in a suitable glass vessel, mixed and the mixture subsequently equilibrated.
  • the amounts of water and the solvent were chosen so that after equilibration two separate phases resulted.
  • a sample of the aqueous phase (that is, the phase containing more water than organic solvent) is withdrawn via a syringe, diluted with tetrahydrofuran in a ratio of 1/10, and the proportion of the solvent is determined by gas chromatography (conditions see item 8) Solvent content).
  • volume solid was calculated according to VdL-RL 08, "Determination of the Solid Volume of Anti-Corrosive Coating Materials as the Basis for Yield Calculations", Verband der Lackindustrie eV, Edition Dec. 1999.
  • volume solids VFK solids volume
  • VFK (density (wet paint) x solid content (wet paint)) / density (baked paint)
  • Density calculated density of wet paint from the density of the wet paint
  • Solid content (wet paint) Solid content (in%) of the wet paint, according to DIN EN ISO
  • a dispersion (PD) was prepared as follows: a) Preparation of a partially neutralized prepolymer solution
  • BASF SE BASF SE
  • microgel dispersion A white, stable, solids-rich, low-viscosity dispersion with crosslinked particles was obtained, which had no settling even after 3 months.
  • the microgel dispersion thus obtained had the following characteristics:
  • Polyester dispersion prepared according to example
  • TMDD BG 52 BASF
  • Tables 2 to 5 show the compositions of the prepared aqueous basecoats, wherein the indicated components were mixed in the order given. In this case, the constituents of the mixed-paint systems are also listed individually, since the use of the mixed-paint systems is advantageous, but not absolutely necessary.
  • the same basecoats result by appropriately combining the individual components in the specified order. All aqueous basecoats (BC) had a pH of 7.8 to 8.6 and a spray viscosity of 70 to 1 10 mPa s at a shear stress of 1000 s ⁇ measured with a rotary viscometer (Rheomat RM 180 from Mettler Toledo) at 23 ° C, on.
  • Table 2 basecoats 1 (gray) and 2 (white), based on mixed lacquer system 1
  • the basecoats 1 and 2 are stable for at least 4 weeks at 40 ° C., ie they show no settling tendency at this time and no significant change (less than 15%) in the low shear viscosity (shear stress of 1 s ⁇ measured with a rotary viscometer) on.
  • the basecoat 1 has a solids content of 42% and a calculated volume solids of 35%.
  • the basecoat 2 has a solids content of 47% and a calculated volume solids of 35%.
  • Table 3 basecoats 3 (gray) and 4 (white), based on mixed lacquer system 2
  • the basecoats 3 and 4 are stable in storage for at least 4 weeks at 40 ° C, that is they have at this time no tendency to settle and no significant change (less than 15%) of the low shear viscosity (shear stress of 1 s ⁇ measured with a rotational viscometer) on.
  • the basecoat 3 has a solids content of 38% and a calculated volume solids content of 32%.
  • the basecoat 4 has a solids content of 42% and a calculated volume solids content of 31%.
  • Table 4 basecoats 5 (silver) and 6 (red), based on mixed lacquer system 1
  • mice Micapigment (MEARLIN EXT. FINE RUSSET 459
  • mice Micapigment (MEARLIN EXT. SUPER RUSSET
  • Polyester dispersion prepared according to example
  • TMDD BG 52 BASF
  • mice Micapigment (MEARLIN EXT. FINE RUSSET 459
  • the basecoats 7 and 8 are stable for storage for at least 4 weeks at 40 ° C., ie they show no settling tendency at this time and no significant change (less than 15%) in the low shear viscosity (shear stress of 1 s ⁇ measured with a rotary viscometer) on.
  • the basecoat 7 has a solids content of 19% and a calculated volume solids content of 22%.
  • the basecoat 8 has a solids content of 24% and a calculated volume solids content of 21%
  • the tinting paste (white) was prepared from 43 parts by weight of an acrylated polyurethane dispersion prepared according to International Patent Application WO 91/15528 Binder Dispersion A, 50 parts by weight of titanium rutile 231 0, 3 parts by weight of 1-propoxy-2-propanol and 4 parts by weight of deionized water.
  • Component BC V1 (Silver)
  • TMDD BG 52 BASF
  • Polyester dispersion prepared according to example
  • TMDD BG 52 BASF
  • Polyester dispersion prepared according to example
  • Basecoat V1 is stable in storage for at least 4 weeks at 40 ° C., ie it exhibits no settling tendency at this time and no significant change (less than 15%) in the low-shear viscosity (shear stress of 1 s ⁇ measured with a rotation Viscometer). It has a solids content of 19% and a calculated volume solids of 16%.
  • a color and / or effect basecoat was applied by electrostatic spray application in a layer thickness of 20 micrometers, then flashed for 10 minutes at room temperature and then dried at 80 ° C for 10 minutes.
  • a commercially available two-component clearcoat material in a layer thickness of 35-45 micrometers was applied to this intermediately dried basecoat film by electrostatic spray application and the overall structure was then flashed off again for 10 minutes at room temperature and then cured at 80 ° C. for 30 minutes.
  • the adhesion properties of the multicoat paint systems produced in this way were investigated.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a multilayered coating on a plastic substrate, wherein a base coat layer, or a plurality of directly consecutive base coat layers are produced on a plastic substrate, a clear coat layer is produced directly on the one of the base coat layers, or on the upper-most of the plurality of base coat layers, and subsequently, the one base coat layer or the plurality of base coat layers and the clear coat layer are hardened together. The method is characterized in that at least one base coating material used for producing the base coat layers comprises at least one aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) containing polyurethane-polyurea particles, wherein the polyurethane-polyurea particles contained in the dispersion (PD) contain anionic groups and/or groups that can be converted to anionic groups and have an average particle size of from 40 to 2000 nm and a gel content of at least 50%.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung auf Kunststoffsubstraten  Process for producing a multicoat paint system on plastic substrates
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung auf Kunststoffsubstraten bei dem eine Basislackschicht oder mehrere direkt aufeinander folgende Basislackschichten auf einem Kunststoffsubstrat hergestellt werden, direkt auf der einen oder der obersten der mehreren Basislackschichten eine Klarlackschicht hergestellt wird und anschließend die eine oder die mehreren Basislackschichten und die Klarlackschicht gemeinsam gehärtet werden. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehrschichtlackierung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Das Verfahren kann beispielsweise im Bereich der Fahrzeuglackierung, beispielsweise bei der Lackierung von Fahrzeugteilen und -Zubehörteilen, Anwendung finden. The present invention relates to a process for the production of a multicoat paint system on plastic substrates in which a basecoat film or several directly successive basecoat films are produced on a plastic substrate, a clearcoat film is prepared directly on one or the uppermost of the multiple basecoat films, and then the one or more basecoat films and the clearcoat layer cured together. In addition, the present invention relates to a multi-layer coating, which was prepared by the process according to the invention. The method can be used, for example, in the field of vehicle painting, for example in the painting of vehicle parts and accessories.
Stand der Technik Kunststoffe haben sich im Rahmen der Fahrzeuglackierung als Materialien für Fahrzeugteile sowie Fahrzeuganbau- und -Zubehörteile sowohl im Innen- als auch im Außenbereich durchgesetzt. Kunststoffe werden ebenso wie andere Werkstoffe aus dekorativen Gründen (beispielsweise Farbgebung) und/oder aufgrund technischer Zweckmäßigkeit (beispielsweise Licht- und Wetterbeständigkeit) mit entsprechenden Beschichtungsmitteln wie Basislacken und Klarlacken beschichtet beziehungsweise lackiert. Während die durch das Aufbringen eines entsprechenden Basislacks hergestellte Basislackschicht hauptverantwortlich für die Erzeugung von ästhetischen Eigenschaften wie der Farbe und/oder Effekten wie dem Flop ist, dient die in der Regel auf der Basislackschicht hergestellte Klarlackschicht insbesondere der Kratzfestigkeit sowie dem Glanz der dann vorliegenden Mehrschichtlackierung. PRIOR ART Plastics have prevailed in the context of vehicle painting as materials for vehicle parts as well as vehicle mounting and accessory parts both indoors and outdoors. Plastics as well as other materials for decorative reasons (for example, coloring) and / or due to technical expediency (for example, light and weather resistance) coated with appropriate coating agents such as basecoats and clearcoats or painted. While the basecoat layer produced by the application of a corresponding basecoat material is primarily responsible for the production of aesthetic properties such as the color and / or effects such as the flop, the clearcoat film generally prepared on the basecoat film in particular serves the scratch resistance and the gloss of the then present multicoat paint system.
Eine wichtige Voraussetzung für eine qualitativ hochwertige Beschichtung ist die Haftung zum Untergrund, das heißt zur Substratoberfläche. Es ist allgemein bekannt, dass gerade bei der Beschichtung beziehungsweise Lackierung von Kunststoffen, insbesondere von unpolaren Kunststoffen, wie Polypropylen (PP) in reiner Form oder in modifizierter Form (beispielsweise durch Zusatz von Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymeren (EPDM)), mitunter gravierende Haftungsprobleme zum Kunststoffuntergrund auftreten können. Um eine akzeptable Haftung des jeweiligen Beschichtungsmittels zu erreichen, werden solche unpolaren Kunststoffe herkömmlich einer oberflächenaktivierenden Vorbehandlung unterworfen. Die am häufigsten angewendeten Verfahren sind das Beflammen, die Plasmabehandlung und die Corona-Entladung. Ebenso ist es bekannt, bestimmte Füller beziehungsweise Haftprimer einzusetzen, die unter anderem zur Haftungsverbesserung eines dann folgenden Schichtaufbaus beitragen können. Solche Füller beziehungsweise Haftprimer werden in einem separaten Beschichtungsvorgang auf das Kunststoffsubstrat aufgebracht, bevor dann darauf der schon oben beschriebene Aufbau von Basislack- und Klarlackschicht hergestellt wird. An important prerequisite for a high-quality coating is the adhesion to the substrate, that is to the substrate surface. It is generally known that especially in the coating or coating of plastics, in particular of non-polar plastics, such as polypropylene (PP) in pure form or in modified form (for example by adding ethylene-propylene-diene copolymers (EPDM)), sometimes serious adhesion problems can occur to the plastic substrate. In order to achieve acceptable adhesion of the particular coating agent, such non-polar plastics are conventionally subjected to a surface-activating pretreatment. The most commonly used methods are flaming, plasma treatment and corona discharge. It is also known to use certain fillers or adhesion primers, which among other things can contribute to improving the adhesion of a subsequent layer structure. Such fillers or adhesion primers are applied to the plastic substrate in a separate coating process, before the topcoat and clearcoat layer described above are then prepared thereon.
Selbst bei oberflächenaktivierender Vorbehandlung und/oder der Herstellung von Füllerbeziehungsweise Haftprimerschichten ist die Haftung von Beschichtungen auf Kunststoffsubstraten nicht immer ausreichend, sodass sie sich durch beispielsweise Witterungseinflüsse oder mechanische Beanspruchung sukzessive vom Substrat ablösen. Beim Einsatz wässriger Beschichtungsmittel, die sich aus ökologischen Gesichtspunkten auch in der Kunststoffbeschichtung immer mehr durchsetzen, sind die Haftungsprobleme insbesondere bei der Lackierung von unpolaren Kunststoffsubstraten aufgrund der Polaritätsunterschiede der beiden Medien, dem Kunststoffsubstrat und dem Beschichtungsmittel, noch verstärkt. Even with surface-activating pretreatment and / or the production of filler or adhesive primer layers, the adhesion of coatings to plastic substrates is not always sufficient, so that they gradually detach from the substrate due to, for example, weathering or mechanical stress. When using aqueous coating compositions, which are becoming more and more prevalent in the plastic coating from an ecological point of view, the adhesion problems, especially in the coating of non-polar plastic substrates due to the polarity differences of the two media, the plastic substrate and the coating agent, are even more pronounced.
Eine demzufolge relevante Herausforderung für die Automobilindustrie besteht also darin, Verfahren zu finden, durch die durch Abstimmung von Verfahrensparametern und eingesetzten Beschichtungsmitteln Mehrschichtlackierungen hergestellt werden können, die eine herausragende Haftung auf Kunststoffsubstraten aufweisen. Accordingly, a relevant challenge for the automotive industry is to find methods by which multicoat paint systems can be produced by coordinating process parameters and employed coating materials which have outstanding adhesion to plastic substrates.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung auf Kunststoffsubstraten bereitzustellen, bei dem der gängige Aufbau von Basislackschicht und Klarlackschicht realisiert werden kann, durch das aber gleichzeitig eine hervorragende Haftung des Mehrschichtaufbaus auf dem Untergrund gewährleistet wird. Dies sollte möglich sein, obwohl die Basislackschichten durch den Einsatz wässriger Basislacke hergestellt werden sollten. It was therefore an object of the present invention to provide a process for producing a multicoat paint system on plastic substrates, in which the conventional structure of basecoat film and clearcoat film can be realized, but at the same time excellent adhesion of the multilayer structure to the substrate is guaranteed. This should be possible, although the basecoat should be prepared by the use of aqueous basecoats.
Gefunden wurde, dass die genannten Aufgaben durch ein spezielles neues Verfahren zur Herstellung einer Lackierung (M) auf einem Kunststoff Substrat (S) gelöst werden konnten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: It has been found that the stated objects can be achieved by a special new method for producing a coating (M) on a plastic substrate (S), the method comprising the following steps:
(1 ) Herstellung (1 .1 ) einer Basislackschicht (B.1 .1 ) oder (1 .2) mehrerer direkt aufeinander folgender Basislackschichten (B.1 .2.x) auf dem Kunststoffsubstrat (S) durch (1 .1 ) Aufbringen eines wässrigen Basislacks (b.1 .1 ) auf das Substrat (S) oder (1 .2) direkt aufeinanderfolgendes Aufbringen von mehreren Basislacken (b.1 .2.x) auf das Substrat, (1) Preparation (1 .1) of a Basecoat Layer (B.1 .1) or (1 .2) of Several Directly Following Basecoat Films (B.1 .2.x) on the Plastic Substrate (S) by (1 .1) Applying an aqueous basecoat material (b.1 .1) to the substrate (S) or (1 .2) directly successively applying a plurality of basecoats (b.1 .2.x) to the substrate,
(2) Herstellung einer Klarlackschicht (K) direkt auf (2.1 ) der Basislackschicht (B.1 .1 ) oder (2.2) einer obersten Basislackschicht (B.1 .2.x) durch Aufbringen eines Klarlacks (k) direkt auf (2.1 ) die Basislackschicht (B.1 .1 ) oder (2.2) die oberste Basislackschicht (B.1 .2.x), (2) Preparation of a clearcoat film (K) directly on (2.1) the basecoat film (B.1.1) or (2.2) of an uppermost basecoat film (B.1.2.x) by applying a clearcoat (k) directly to (2.1 ) the basecoat film (B.1.1) or (2.2) the topmost basecoat film (B.1.2.x),
(3) gemeinsame Härtung der (3.1 ) Basislackschicht (B.1 .1 ) und der Klarlackschicht (K) oder (3.2) der Basislackschichten (B.1 .2.x) und der Klarlackschicht (K), dadurch gekennzeichnet, dass der Basislack (b.1 .1 ) oder mindestens einer der Basislacke (b.1 .2.x) mindestens eine wässrige Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersion (PD) enthaltend Polyurethan- Polyharnstoff-Partikel umfasst, wobei die in der Dispersion (PD) enthaltenen Polyurethan- Polyharnstoff-Partikel anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen enthalten und eine mittlere Teilchengröße von 40 bis 2000 nm sowie einem Gelanteil von mindestens 50 % aufweisen. (3) joint curing of the (3.1) basecoat film (B.1.1) and the clearcoat film (K) or (3.2) of the basecoat films (B.1.2.x) and the clearcoat film (K), characterized in that the Basecoat (b.1 .1) or at least one of the basecoats (b.1 .2.x) comprises at least one aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) comprising polyurethane-polyurea particles, wherein the dispersion contained in the dispersion (PD) Polyurethane polyurea particles contain anionic and / or groups which can be converted into anionic groups and have an average particle size of 40 to 2000 nm and a gel content of at least 50%.
Das oben genannte Verfahren wird in der Folge auch als erfindungsgemäßes Verfahren bezeichnet und ist dementsprechend Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der weiter unten folgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrschichtlackierung auf einem Kunststoffsubstrat, die anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. The abovementioned method is also referred to below as the method according to the invention and is accordingly the subject of the present invention. Preferred embodiments of the method according to the invention are given in the description below and in the subclaims. Furthermore, the present invention is a multi-layer coating on a plastic substrate, which was prepared by the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Mehrschichtlackierungen auf Kunststoffsubstraten, die den gängigen Aufbau von Basislackschicht und Klarlackschicht umfassen und gleichzeitig eine hervorragende Haftung auf dem Kunststoffsubstrat aufweisen. The inventive method allows the production of multi-layer coatings on plastic substrates, which include the common structure of the basecoat film and clearcoat film and at the same time have excellent adhesion to the plastic substrate.
Ausführliche Beschreibung Detailed description
Zunächst seien einige im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe erläutert. First, some terms used in the context of the present invention will be explained.
Das Aufbringen eines Beschichtungsmittels auf ein Substrat beziehungsweise das Herstellen einer Beschichtungsschicht auf einem Substrat verstehen sich wie folgt. Das jeweilige Beschichtungsmittel wird so aufgebracht, dass die daraus hergestellte Beschichtungsschicht auf dem Substrat angeordnet ist, jedoch nicht zwangsläufig in direktem Kontakt mit dem Substrat stehen muss. Zwischen der Beschichtungsschicht und dem Substrat können beispielsweise noch andere Schichten angeordnet sein. Beispielsweise wird in Stufe (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens jedenfalls eine Basislackschicht auf dem Kunststoffsubstrat (S) hergestellt, jedoch kann zwischen dem Substrat und der Basislackschicht noch mindestens eine weitere Schicht, beispielsweise eine Füller- beziehungsweise Haftprimerschicht angeordnet sein. Dasselbe Prinzip gilt für das Aufbringen eines Beschichtungsmittels (b) auf eine mittels eines anderen Beschichtungsmittels (a) hergestellte Beschichtungsschicht (A) (das heißt also die Herstellung einer Beschichtungsschicht (B) auf einer anderen Beschichtungsschicht (A)). Die Beschichtungsschicht (B) muss nicht zwangsläufig mit der Beschichtungsschicht (A) in Kontakt stehen, sie muss lediglich darüber, das heißt auf der dem Substrat abgewandten Seite der Beschichtungsschicht (A) angeordnet sein. Im Unterschied dazu versteht sich das Aufbringen eines Beschichtungsmittels direkt auf ein Substrat beziehungsweise das Herstellen einer Beschichtungsschicht direkt auf einem Substrat wie folgt. Das jeweilige Beschichtungsmittel wird so aufgebracht, dass die daraus hergestellte Beschichtungsschicht auf dem Substrat angeordnet ist und in direktem Kontakt mit dem Substrat steht. Zwischen Beschichtungsschicht und Substrat ist also insbesondere keine andere Schicht angeordnet. The application of a coating agent to a substrate or the production of a coating layer on a substrate are as follows. The respective coating agent is applied such that the coating layer produced therefrom is arranged on the substrate, but does not necessarily have to be in direct contact with the substrate. For example, other layers may be arranged between the coating layer and the substrate. For example, in step (1) of the method according to the invention, at least one basecoat film is produced on the plastic substrate (S), but at least one further coat, for example a filler or adhesive primer coat, can be arranged between the substrate and the basecoat film. The same principle applies to the application of a coating agent (b) to a coating layer (A) produced by means of another coating agent (a) (that is to say the production of a coating layer (B) on another coating layer (A)). The coating layer (B) does not necessarily have to be in contact with the coating layer (A), it merely has to be arranged above it, that is to say on the side of the coating layer (A) facing away from the substrate. By contrast, applying a coating agent directly to a substrate or producing a coating layer directly on a substrate is understood as follows. The respective coating agent is applied such that the coating layer produced therefrom is arranged on the substrate and is in direct contact with the substrate. In particular, no other layer is arranged between the coating layer and the substrate.
Selbiges gilt selbstverständlich für das Aufbringen eines Beschichtungsmittels (b) direkt auf eine mittels eines anderen Beschichtungsmittels (a) hergestellte Beschichtungsschicht (A) (das heißt die Herstellung einer Beschichtungsschicht (B) direkt auf einer anderen Beschichtungsschicht (A)). In diesem Fall stehen die beiden Beschichtungsschichten in direktem Kontakt, sind also direkt aufeinander angeordnet. Insbesondere befindet sich keine weitere Schicht zwischen den Beschichtungsschichten (A) und (B). Dasselbe Prinzip gilt selbstverständlich für ein direkt aufeinanderfolgendes Aufbringen von Beschichtungsmitteln beziehungsweise die Herstellung von direkt aufeinanderfolgenden Beschichtungsschichten. The same naturally applies to the application of a coating composition (b) directly to a coating layer (A) produced by means of another coating agent (a) (ie the preparation of a coating layer (B) directly on another coating layer (A)). In this case, the two coating layers are in direct contact, so they are arranged directly on top of each other. In particular, there is no further layer between the coating layers (A) and (B). Of course, the same principle applies to a direct sequential application of coating compositions or the production of directly successive coating layers.
Unter Ablüften, Zwischentrocknen und Härten werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die dem Fachmann im Zusammenhang mit Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtlackierungen geläufigen Begriffsinhalte verstanden. In the context of the present invention, flash drying, intermediate drying and hardening are to be understood as meaning the term contents familiar to the person skilled in the art in connection with processes for producing multicoat paint systems.
Somit versteht sich der Begriff Ablüften grundsätzlich als Bezeichnung für das Verdunsten beziehungsweise Verdunsten lassen von organischen Lösemitteln und/oder Wasser eines im Rahmen der Herstellung einer Lackierung aufgebrachten Beschichtungsmittels bei meist Umgebungstemperatur (das heißt Raumtemperatur), beispielsweise 15 bis 35°C für eine Dauer von beispielsweise 0,5 bis 30 min. Während des Ablüftens verdunsten also organische Lösemittel und/oder Wasser, die in dem aufgebrachten Beschichtungsmittel enthalten sind. Da das Beschichtungsmittel jedenfalls direkt nach dem Auftragen und zu Beginn des Ablüftens noch fließfähig ist, kann es während des Ablüftens verlaufen. Denn zumindest ein durch Spritzapplikation aufgetragenes Beschichtungsmittel wird in der Regel tröpfchenförmig und nicht in homogener Dicke aufgetragen. Es ist aber durch die enthaltenen organischen Lösemittel und/oder Wasser fließfähig und kann somit durch das Verlaufen einen homogenen, glatten Beschichtungsfilm bilden. Gleichzeitig verdunsten organische Lösemittel und/oder Wasser sukzessive, sodass nach der Ablüftphase eine vergleichsweise glatte Beschichtungsschicht entstanden ist, die im Vergleich zum aufgebrachten Beschichtungsmittel weniger Wasser und/oder Lösemittel enthält. Die Beschichtungsschicht liegt nach dem Ablüften aber noch nicht im gebrauchsfertigen Zustand vor. Sie ist zwar beispielsweise nicht mehr fließfähig, aber noch weich beziehungsweise klebrig, gegebenenfalls lediglich angetrocknet. Insbesondere ist die Beschichtungsschicht noch nicht wie weiter unten beschrieben gehärtet. Thus, the term bleeding is basically understood to mean the evaporation or evaporation of organic solvents and / or water of a coating agent applied during the production of a coating at usually ambient temperature (ie room temperature), for example 15 to 35 ° C. for a period of for example, 0.5 to 30 minutes. During the flash-off, organic solvents and / or water which are contained in the applied coating agent evaporate. In any case, since the coating material is still flowable directly after application and at the beginning of venting, it can run during the venting process. Because at least one applied by spray application coating agent is usually applied droplet-shaped and not in a homogeneous thickness. But it is flowable by the contained organic solvents and / or water and can thus by the Smoothing form a homogeneous, smooth coating film. At the same time, organic solvents and / or water evaporate successively, so that after the ablation phase, a comparatively smooth coating layer has formed, which contains less water and / or solvent compared to the applied coating composition. However, the coating layer is not yet ready for use after it has been flashed off. It is, for example, no longer flowable, but still soft or sticky, possibly only dried. In particular, the coating layer is not yet cured as described below.
Unter Zwischentrocknen versteht man somit ebenfalls das Verdunsten beziehungsweise Verdunsten lassen von organischen Lösemitteln und/oder Wasser eines im Rahmen der Herstellung einer Lackierung aufgebrachten Beschichtungsmittels, meist bei gegenüber der Umgebungstemperatur erhöhter Temperatur von beispielsweise 40 bis 90°C, für eine Dauer von beispielsweise 1 bis 20 min. Auch beim Zwischentrocknen wird damit das aufgetragene Beschichtungsmittel einen Anteil von organischen Lösemitteln und/oder Wasser verlieren. Bezogen auf ein bestimmtes Beschichtungsmittel gilt in der Regel, dass das Zwischentrocknen im Vergleich zum Ablüften bei beispielsweise höheren Temperaturen und/oder für einen längeren Zeitraum von statten geht, sodass im Vergleich zum Ablüften auch ein höherer Anteil von organischen Lösemitteln und/oder Wasser aus der aufgebrachten Beschichtungsschicht entweicht. Aber auch durch das Zwischentrocknen erhält man keine Beschichtungsschicht im gebrauchsfertigen Zustand, das heißt keine wie weiter unten beschrieben gehärtete Beschichtungsschicht. Eine typische Abfolge von Ablüften und Zwischentrocken wäre beispielsweise, eine aufgebrachte Beschichtungsschicht für 10 min bei Umgebungstemperatur abzulüften und dann bei 80°C für 10 min zwischenzutrocken. Eine abschließende Abgrenzung beider Begriffe voneinander ist jedoch weder notwendig noch gewollt. Der reinen Übersichtlichkeit halber werden diese Begriffe verwendet, um deutlich zu machen, dass eine der unten beschriebenen Härtung vorausgehende, variable und sequenzielle Konditionierung einer Beschichtungsschicht stattfinden kann. Dabei können, abhängig vom Beschichtungsmittel, der Abdunsttemperatur und Abdunstdauer, mehr oder weniger hohe Anteile der im Beschichtungsmittel enthaltenen organischen Lösemittel und/oder Wasser abdunsten. Gegebenenfalls kann dabei sogar bereits ein Anteil der in den Beschichtungsmittel enthaltenen Polymere als Bindemittel wie unten beschrieben miteinander vernetzen oder verschlaufen. Sowohl beim Ablüften als auch beim Zwischentrocknen wird aber keine gebrauchsfertige Beschichtungsschicht erhalten, wie dies bei der unten beschriebenen Härtung der Fall ist. Demzufolge ist die Härtung eindeutig vom Ablüften und Zwischentrocknen abgegrenzt. Intermediate drying is therefore also understood to mean the evaporation or evaporation of organic solvents and / or water of a coating agent applied during the production of a coating, usually at a temperature of, for example, 40 to 90 ° C., higher than the ambient temperature, for a duration of, for example, 1 to 20 min. Even with intermediate drying, the applied coating agent will thus lose a proportion of organic solvents and / or water. With respect to a particular coating agent is generally considered that the intermediate drying in comparison to bleeding at, for example, higher temperatures and / or for a longer period of time is done, so compared to bleeding and a higher proportion of organic solvents and / or water from the escaped coating layer escapes. But even the intermediate drying gives no coating layer ready for use, that is no hardened as described below coating layer. For example, a typical sequence of flash and intermediate drying would be to flash off an applied coating layer for 10 minutes at ambient temperature and then to dry at 80 ° C for 10 minutes. However, a final distinction between the two terms is neither necessary nor wanted. For the sake of clarity, these terms are used to make it clear that one of the curing described below can be preceded, variable and sequential conditioning a coating layer. In this case, depending on the coating agent, the evaporation temperature and evaporation time, more or less high proportions of the organic solvent contained in the coating agent and / or water evaporate. If necessary, even a proportion of those in the Coating polymers contained as binder as described below together or looped. However, both during the drying and during the intermediate drying, no ready-to-use coating layer is obtained, as is the case with the curing described below. As a result, curing is clearly differentiated from flash off and intermediate drying.
Demnach versteht sich unter Härtung einer Beschichtungsschicht die Überführung einer solchen Schicht in den gebrauchsfertigen Zustand, das heißt also in einen Zustand, in der das mit der jeweiligen Beschichtungsschicht ausgestattete Substrat transportiert, gelagert und bestimmungsgemäß verwendet werden kann. Eine gehärtete Beschichtungsschicht ist also insbesondere nicht mehr weich oder klebrig, sondern als fester Beschichtungsfilm konditioniert, der auch bei weiterer Aussetzung mit wie weiter unten beschriebenen Härtungsbedingungen seine Eigenschaften wie Härte oder Haftung auf dem Untergrund nicht mehr wesentlich ändert. Bekanntermaßen können Beschichtungsmittel grundsätzlich physikalisch und/oder chemisch gehärtet werden, je nach enthaltenen Komponenten wie Bindemitteln und Vernetzungsmitteln. Bei der chemischen Härtung kommt insbesondere die thermischchemische Härtung in Betracht. Ein Beschichtungsmittel kann, beispielsweise sofern es thermisch-chemisch härtbar ist, selbst- und/oder fremdvernetzend sein. Unter der Angabe, dass ein Beschichtungsmittel selbst- und/oder fremdvernetzend ist, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass dieses Beschichtungsmittel Polymere als Bindemittel und gegebenenfalls Vernetzungsmittel enthält, die entsprechend miteinander vernetzen können. Die zugrunde liegenden Mechanismen sowie einsetzbaren Bindemittel und Vernetzungsmittel werden weiter unten beschrieben. Accordingly, hardening of a coating layer is understood to mean the transfer of such a layer into the ready-to-use state, that is to say into a state in which the substrate equipped with the respective coating layer can be transported, stored and used as intended. A cured coating layer is thus no longer particularly soft or sticky, but conditioned as a solid coating film, which no longer substantially changes its properties such as hardness or adhesion to the substrate even upon further exposure to curing conditions as described below. As is known, coating compositions can basically be cured physically and / or chemically, depending on the constituents contained, such as binders and crosslinking agents. In the case of chemical curing, in particular the thermal-chemical curing is considered. A coating composition may, for example if it is thermally-chemically curable, be self-crosslinking and / or externally-crosslinking. By specifying that a coating agent is self-crosslinking and / or externally crosslinking, it is to be understood in the context of the present invention that this coating composition contains polymers as binders and optionally crosslinking agents which can crosslink together accordingly. The underlying mechanisms as well as usable binders and crosslinking agents are described below.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet„physikalisch härtbar" beziehungsweise der Begriff „physikalische Härtung" die Bildung einer gehärteten Beschichtungsschicht durch Abgabe von Lösemittel aus Polymerlösungen oder Polymerdispersionen, wobei die Härtung durch eine Verschlaufung von Polymerketten erreicht wird. Solche Beschichtungsmittel werden in der Regel als Einkomponenten-Beschichtungsmittel formuliert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „thermisch-chemisch härtbar" beziehungsweise der Begriff „thermisch-chemische Härtung" die durch chemische Reaktion von reaktiven funktionellen Gruppen initiierte Vernetzung einer Lackschicht (Bildung einer gehärteten Beschichtungsschicht), wobei die energetische Aktivierung dieser chemischen Reaktion durch thermische Energie möglich ist. Dabei können unterschiedliche funktionelle Gruppen, die zueinander komplementär sind, miteinander reagieren (komplementäre funktionelle Gruppen) und/oder die Bildung der gehärteten Schicht beruht auf der Reaktion von autoreaktiven Gruppen, das heißt also funktionellen Gruppen, die untereinander mit Gruppen ihrer Art reagieren. Beispiele geeigneter komplementärer reaktiver funktioneller Gruppen und autoreaktiver funktioneller Gruppen sind beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 30 665 A1 , Seite 7, Zeile 28, bis Seite 9, Zeile 24, bekannt. In the context of the present invention, "physically curable" or the term "physical curing" means the formation of a cured coating layer by release of solvent from polymer solutions or polymer dispersions, the curing being achieved by entanglement of polymer chains. Such coating compositions are usually formulated as one-component coating compositions. In the context of the present invention, "thermally-chemically curable" or the term "thermal-chemical curing" means the crosslinking of a lacquer layer initiated by chemical reaction of reactive functional groups (formation of a hardened coating layer), the energetic activation of this chemical reaction by thermal energy is possible. In this case, different functional groups which are complementary to one another can react with one another (complementary functional groups) and / or the formation of the hardened layer is based on the reaction of autoreactive groups, that is to say functional groups which react with each other with groups of their type. Examples of suitable complementary reactive functional groups and autoreactive functional groups are known, for example, from German Patent Application DE 199 30 665 A1, page 7, line 28, to page 9, line 24.
Bei dieser Vernetzung kann es sich um eine Selbstvernetzung und/oder eine Fremdvernetzung handeln. Sind beispielsweise die komplementären reaktiven funktionellen Gruppen bereits in einem als Bindemittel eingesetzten organischen Polymer, beispielsweise einem Polyester, einem Polyurethan oder einen Poly(meth)acrylat vorhanden, liegt eine Selbstvernetzung vor. Eine Fremdvernetzung liegt beispielsweise vor, wenn ein (erstes) organisches Polymer enthaltend bestimmte funktionelle Gruppen, beispielsweise Hydroxylgruppen, mit einem an sich bekannten Vernetzungsmittel, beispielsweise einem Polyisocyanat und/oder einem Melaminharz, reagiert. Das Vernetzungsmittel enthält also reaktive funktionelle Gruppen, die zu den in dem als Bindemittel eingesetzten (ersten) organischen Polymer vorhandenen reaktiven funktionellen Gruppen komplementär sind. Insbesondere im Fall der Fremdvernetzung kommen die an sich bekannten Einkomponenten- und Mehrkomponentensysteme, insbesondere Zweikomponentensysteme in Betracht. This crosslinking can be a self-crosslinking and / or an external crosslinking. If, for example, the complementary reactive functional groups are already present in an organic polymer used as a binder, for example a polyester, a polyurethane or a poly (meth) acrylate, self-crosslinking is present. Crosslinking is present, for example, when a (first) organic polymer containing certain functional groups, for example hydroxyl groups, reacts with a crosslinking agent known per se, for example a polyisocyanate and / or a melamine resin. The crosslinking agent thus contains reactive functional groups which are complementary to the reactive functional groups present in the (first) organic polymer used as binder. In particular, in the case of external crosslinking are the per se known one-component and multi-component systems, in particular two-component systems into consideration.
In thermisch-chemisch härtbaren Einkomponenten-Systemen liegen die zu vernetzenden Komponenten, beispielsweise organische Polymere als Bindemittel und Vernetzungsmittel, nebeneinander, das heißt in einer Komponente, vor. Voraussetzung hierfür ist, dass die zu vernetzenden Komponenten erst bei höheren Temperaturen von beispielsweise über 100°C miteinander reagieren, das heißt Härtungsreaktionen eingehen. Andernfalls müssten die zu vernetzenden Komponenten getrennt voneinander gelagert werden und erst kurz vor dem Aufbringen auf ein Substrat miteinander vermischt werden, um eine vorzeitige zumindest anteilige thermisch-chemische Härtung zu vermeiden (vergleiche Zweikomponenten-Systeme). Als beispielhafte Kombination seien hydroxyfunktionelle Polyester und/oder Polyurethane mit Melaminharzen und/oder blockierten Polyisocyanaten als Vernetzungsmittel genannt. In thermally-chemically curable one-component systems, the components to be crosslinked, for example organic polymers as binders and crosslinking agents, are present next to one another, that is to say in one component. requirement This is because the components to be crosslinked only react with one another at elevated temperatures of, for example, above 100 ° C., that is, undergo curing reactions. Otherwise, the components to be crosslinked would have to be stored separately from one another and mixed with one another shortly before application to a substrate, in order to avoid premature, at least proportional, thermochemical curing (compare two-component systems). As an example of a combination, hydroxy-functional polyesters and / or polyurethanes with melamine resins and / or blocked polyisocyanates may be mentioned as crosslinking agents.
In thermisch-chemisch härtbaren Zweikomponenten-Systemen liegen die zu vernetzenden Komponenten, beispielsweise die organischen Polymere als Bindemittel und die Vernetzungsmittel, getrennt voneinander in mindestens zwei Komponenten vor, die erst kurz vor der Applikation zusammengegeben werden. Diese Form wird dann gewählt, wenn die zu vernetzenden Komponenten bereits bei Umgebungstemperaturen oder leicht erhöhten Temperaturen zwischen 40 und 100°C miteinander reagieren. Als beispielhafte Kombination seien hydroxyfunktionelle Polyester und/oder Polyurethane und/oder Poly(meth)acrylate mit freien Polyisocyanaten als Vernetzungsmittel genannt. In thermally-chemically curable two-component systems, the components to be crosslinked, for example the organic polymers as binders and the crosslinking agents, are present separately from one another in at least two components which are combined only shortly before application. This shape is chosen when the components to be cross-linked already react at ambient temperatures or slightly elevated temperatures between 40 and 100 ° C. As an example of a combination, hydroxy-functional polyesters and / or polyurethanes and / or poly (meth) acrylates with free polyisocyanates as crosslinking agents may be mentioned.
Es ist auch möglich, dass ein organisches Polymer als Bindemittel sowohl selbstvernetzende als auch fremdvernetzende funktionelle Gruppen aufweist und dann mit Vernetzungsmitteln kombiniert wird. It is also possible that an organic polymer has as binder both self-crosslinking and externally crosslinking functional groups and then combined with crosslinking agents.
Selbstverständlich wird bei der Härtung eines als thermisch-chemisch härtbar gekennzeichnetes Beschichtungsmittel immer auch eine physikalische Härtung, das heißt eine Verschlaufung von Polymerketten, auftreten. Trotzdem wird ein solches Beschichtungsmittel dann als thermisch-chemisch härtbar bezeichnet. Of course, in the curing of a thermally-chemically curable coating agent is always a physical cure, that is a entanglement of polymer chains occur. Nevertheless, such a coating composition is then referred to as thermally-chemically curable.
Aus Obigem folgt, dass je nach Art des Beschichtungsmittels und den darin enthaltenen Komponenten eine Härtung durch unterschiedliche Mechanismen bewirkt wird, die selbstverständlich auch unterschiedliche Bedingungen bei der Härtung notwendig machen, insbesondere unterschiedliche Härtungstemperaturen und Härtungsdauern. Im Falle eines rein physikalisch härtbaren Beschichtungsmittels erfolgt eine Härtung bevorzugt zwischen 15 und 100°C, bevorzugt zwischen 40 und 100°C über einen Zeitraum von beispielsweise 5 min bis 48 Stunden, bevorzugt 10 bis 60 min. In diesem Fall unterscheidet sich die Härtung vom Ablüften und/oder Zwischentrocken also gegebenenfalls lediglich durch die Dauer der Konditionierung der Beschichtungsschicht. It follows from the above that, depending on the nature of the coating composition and the components contained therein, curing is effected by different mechanisms, which of course also make different conditions necessary during the curing, in particular different curing temperatures and curing times. In the case of a purely physically curable coating agent, curing preferably takes place between 15 and 100 ° C., preferably between 40 and 100 ° C., over a period of, for example, 5 minutes to 48 hours, preferably 10 to 60 minutes. In this case, the curing of flash-off and / or intermediate drying thus differs possibly only by the duration of the conditioning of the coating layer.
Im Falle von thermisch-chemisch härtbaren Beschichtungsmitteln gilt das folgende. Die thermisch-chemische Härtung von thermisch-chemisch härtbaren Einkomponenten- Systemen wird beispielsweise bei Temperaturen von 100 bis 200°C, bevorzugt 120 bis 200°C für eine Dauer von 10 bis 60 min, bevorzugt 15 bis 50 min durchgeführt wird, da diese Bedingungen in der Regel notwendig sind, um die Beschichtungsschicht durch chemische Vernetzungsreaktionen in eine thermisch-chemisch gehärtete Beschichtungsschicht zu überführen. Dementsprechend gilt, dass eine vor der thermischchemischen Härtung stattfindende Ablüft- und/oder Zwischentrockungsphase bei geringeren Temperaturen und/oder für kürzere Zeiten erfolgt. In the case of thermo-chemically curable coating compositions, the following applies. The thermal-chemical curing of thermally-chemically curable one-component systems is carried out, for example, at temperatures of 100 to 200 ° C, preferably 120 to 200 ° C for a period of 10 to 60 minutes, preferably 15 to 50 minutes, since these conditions are usually necessary to convert the coating layer by chemical crosslinking reactions in a thermo-chemically cured coating layer. Accordingly, a flash-off and / or intermediate drying phase taking place before the thermochemical curing takes place at lower temperatures and / or for shorter times.
Die thermisch-chemische Härtung von thermisch-chemisch härtbaren Zweikomponenten- Systemen wird bei Temperaturen von beispielsweise zwischen 15 und 100°C, bevorzugt zwischen 40 und 100°C für eine Dauer von 5 bis 80 min, bevorzugt 10 bis 60 min durchgeführt. Wiederum gilt, dass eine vor der thermisch-chemischen Härtung stattfindende Ablüft- und/oder Zwischentrockungsphase dann bei geringeren Temperaturen und/oder für kürzere Zeiten erfolgt. The thermal-chemical curing of thermally-chemically curable two-component systems is carried out at temperatures of, for example, between 15 and 100 ° C., preferably between 40 and 100 ° C., for a period of 5 to 80 minutes, preferably 10 to 60 minutes. Once again, a flash and / or intermediate drying phase taking place before the thermochemical curing takes place at lower temperatures and / or for shorter times.
Genauso möglich ist es, dass ein grundsätzlich thermisch-chemisch härtbares Beschichtungsmittel lediglich physikalisch gehärtet wird. So kann ein thermisch-chemisch härtbares Einkomponenten-Beschichtungsmittel, welches beispielsweise eine Kombination von hydroxyfunktionellen Bindemitteln und typischen Aminoplastharzen enthält und erst bei Temperaturen von beispielsweise über 100°C chemisch aushärtet, bei lediglich 80°C physikalisch gehärtet werden. Die gegebenenfalls in ganz geringfügigem Anteil stattfindende chemische Vernetzung ist dann vernachlässigbar. Durch die Kombination von entsprechenden polymeren Bindemitteln und Aminoplastharzen, die dann rein physikalisch gehärtet in der gehärteten Beschichtung vorliegen, können beispielsweise bestimmte Eigenschaftsprofile erzielt werden. Equally possible is that a basically thermally-chemically curable coating agent is only physically cured. Thus, a thermo-chemically curable one-component coating composition, which contains, for example, a combination of hydroxy-functional binders and typical amino resins and only at temperatures of, for example, above 100 ° C chemically cures, are cured physically at only 80 ° C. The possibly taking place in very minor proportion chemical crosslinking is then negligible. By combining appropriate polymeric binders and Aminoplast resins, which are then purely physically cured in the cured coating, for example, certain property profiles can be achieved.
Da es sich damit letztlich um eine rein physikalische Härtung handelt, unterscheidet sich in diesem Fall die Härtung vom Ablüften und/oder dem Zwischentrocken also gegebenenfalls ebenfalls lediglich durch die Dauer der Konditionierung der Beschichtungsschicht. Since this is ultimately a purely physical hardening, in this case, the curing of flash-off and / or intermediate drying thus optionally also differs only by the duration of the conditioning of the coating layer.
Möglich ist auch das folgende. Wählt man im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise einen grundsätzlich thermisch-chemisch härtbaren Einkomponenten-Basislack und stellt durch dessen Einsatz eine Basislackschicht beziehungsweise oberste Basislackschicht her, so wird direkt auf diese Schicht ein Klarlack aufgebracht. Abschließend werden beide Schichten zusammen gehärtet. Handelt es sich bei dem Klarlack um ein thermisch-chemisch härtbares Zweikomponenten-Beschichtungsmittel, was bevorzugt ist, so kann die abschließende Härtung bei beispielsweise 80°C erfolgen. Der Klarlack wird dabei thermisch-chemisch gehärtet, während die im applizierten Basislack enthaltenen Komponenten bei dieser Temperatur nur physikalisch härten können. The following is also possible. If, for example, a basically thermally-chemically curable one-component basecoat material is selected in the context of the process according to the invention and if it is used to prepare a basecoat film or topmost basecoat film, a clearcoat is applied directly to this film. Finally, both layers are cured together. If the clear coat is a thermally-chemically curable two-component coating agent, which is preferred, then the final curing may be carried out at, for example, 80 ° C. The clearcoat is cured thermally-chemically, while the components contained in the applied basecoat can only cure physically at this temperature.
Alle im Rahmen der vorliegenden Erfindung erläuterten Temperaturen verstehen sich als Temperatur des Raumes, in dem sich das beschichtete Substrat befindet. Gemeint ist also nicht, dass das Substrat selbst die entsprechende Temperatur aufweisen muss. All temperatures explained in the context of the present invention are understood to mean the temperature of the room in which the coated substrate is located. What is meant is not that the substrate itself must have the appropriate temperature.
Je nach eingesetztem Kunststoffsubstrat ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens selbstverständlich darauf zu achten, dass das Substrat bei der Härtung von darauf aufgebrachten Lackschichten nicht so hoch erhitzt wird, dass es sich zersetzt oder verformt. Gängige Kunststoffsubstrate, insbesondere solche, die im Rahmen der Fahrzeuglackierung eingesetzt werden, sind allerdings in der Regel bei Temperaturen von 100°C und höher nicht formstabil. Demzufolge wird die Härtung von Beschichtungsschichten im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt bei unterhalb von 100°C durchgeführt. Aus oben Gesagtem folgt damit auch, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt die folgenden Härtungsprozesse realisiert werden. Physikalisch härtende Beschichtungsmittel und thermisch-chemisch härtbare fremdvernetzende Einkomponenten-Beschichtungsmittel werden physikalisch gehärtet; thermisch-chemisch härtbare fremdvernetzende Zweikomponenten-Beschichtungsmittel werden thermisch- chemisch gehärtet. Denn auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Substrat lediglich auf Temperaturen von weniger als 100°C erhitzt werden muss. Bevorzugt ist also, dass jegliche Härtungsprozesse im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei unter 100°C, nochmals bevorzugt bei nicht mehr als 90°C durchgeführt werden. Wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine offizielle Norm ohne Hinweis auf den offiziellen Gültigkeitszeitraum verwiesen, ist hiermit selbstverständlich die zum Anmeldetag geltende Fassung der Norm oder, falls zu diesem Zeitpunkt keine geltende Fassung besteht, die letzte geltende Fassung gemeint. Das erfindunqsqemäße Verfahren Of course, depending on the plastic substrate used, care must be taken during the process according to the invention that the substrate is not heated to such an extent during the curing of paint layers applied thereon that it decomposes or deforms. However, common plastic substrates, especially those used in vehicle painting, are generally not dimensionally stable at temperatures of 100.degree. C. and higher. Accordingly, the curing of coating layers in the present invention is preferably carried out at below 100 ° C. From what has been said above, it thus follows that in the context of the present invention, the following hardening processes are preferably realized. Physically cured coating compositions and thermally-chemically curable single-component cross-linking coating agents are physically cured; thermally-chemically curable, externally crosslinking two-component coating compositions are thermally-chemically cured. This ensures that the substrate only has to be heated to temperatures of less than 100 ° C. It is therefore preferred that any curing processes in the context of the process according to the invention are carried out at below 100 ° C., more preferably at not more than 90 ° C. If reference is made in the context of the present invention to an official standard without reference to the official period of validity, this naturally includes the version of the standard applicable at the filing date or, if no valid version at that time, the last valid version. The method according to the invention
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrschichtlackierung auf einem Kunststoffsubstrat (S) aufgebaut. Als Kunststoffsubstrate (S) kommen übliche Kunststoffe in Frage, beispielsweise Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan (PUR), glasfaserverstärkte ungesättigte Polyester, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyphenylensulfid (PPS), Polyoxymethylen (POM), Polyphenylenether (PPE), Polyphenylenoxid (PPO), Polyharnstoff, Polybutadienterephthalat (PBT), Polycarbonat (PC), Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymere (ABS) und Polyolefine wie Polypropylen (PP). Möglich sind dabei auch Kunststoffsubstrate, die verschiedene der genannten Kunststoffe, demnach also Mischungen dieser Kunststoffe, enthalten. Beispielhaft sei auf Polypropylen (PP), modifiziert mit Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymeren (EPDM), (PP/EPDM-Blends) verwiesen. Bevorzugt sind PP/EPDM-Blends mit EPDM-Anteilen von beispielsweise nicht höher als 25 Gew.-%, insbesondere nicht höher als 20 Gew.-%. Bei den Kunststoffsubstraten kann es sich um einfache Kunststoff platten handeln. Möglich sind als Substrate aber auch Fahrzeugkarosserien aus Kunststoffen oder bestimmte Fahrzeugteile sowie Fahrzeuganbau- und -Zubehörteile für sowohl den Fahrzeuginnen- als auch den Fahrzeugaußenbereich. Die Substrate können auf an sich bekannte Weise vorbehandelt werden. In Frage kommen insbesondere oberflächenaktivierende Vorbehandlungen wie das Beflammen, die Plasmabehandlung und die Corona-Entladung, insbesondere das Beflammen. In the context of the method according to the invention, a multicoat system is built up on a plastic substrate (S). Suitable plastic substrates (S) are conventional plastics, for example polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyurethane (PUR), glass fiber-reinforced unsaturated polyesters, polymethyl methacrylate (PMMA), polyphenylene sulfide (PPS), polyoxymethylene (POM), polyphenylene ether (PPE) , Polyphenylene oxide (PPO), polyurea, polybutadiene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS) and polyolefins such as polypropylene (PP). Also possible are plastic substrates containing various of the plastics mentioned, therefore mixtures of these plastics. By way of example, reference is made to polypropylene (PP) modified with ethylene-propylene-diene copolymers (EPDM), (PP / EPDM blends). Preference is given to PP / EPDM blends with EPDM contents of, for example, not higher than 25% by weight, in particular not higher than 20% by weight. The plastic substrates may be simple plastic plates. Are possible as substrates but also vehicle bodies made of plastics or certain vehicle parts and Fahrzeuganbau- and accessories for both the vehicle interior and the vehicle exterior. The substrates can be pretreated in a manner known per se. In particular, surface-activating pretreatments such as flaming, plasma treatment and corona discharge, in particular flaming, are suitable.
Alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen oberflächenaktivierenden Vorbehandlung können die Substrate mit grundsätzlich bekannten Füllerbeschichtungen beziehungsweise Haftprimerbeschichtungen versehen werden. Entsprechende Beschichtungsmittel sind bekannt und können beispielsweise direkt auf das gegebenenfalls oberflächenaktivierend vorbehandelte Substrat aufgebracht werden und dann gehärtet werden. Es ist aber von ganz besonderem Vorteil, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig auf den Einsatz eines Füllers oder Haftprimers verzichtet werden kann, jedoch trotzdem hervorragende Haftungseigenschaften resultieren. As an alternative or in addition to the described surface-activating pretreatment, the substrates can be provided with basically known filler coatings or adhesive primer coatings. Corresponding coating compositions are known and can be applied, for example, directly to the optionally surface-activating pretreated substrate and then cured. However, it is of very particular advantage that can be completely dispensed with the use of a filler or adhesive primer in the context of the inventive method, but nevertheless excellent adhesion properties result.
In Stufe (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird (1 .1 ) eine Basislackschicht (B.1 .1 ) hergestellt oder (1 .2) es werden mehrere direkt aufeinander folgende Basislackschichten (B.1 .2.x) hergestellt. Die Herstellung der Schichten erfolgt durch Aufbringen (1 .1 ) eines wässrigen Basislacks (b.1 .1 ) auf das Kunststoff Substrat (S) oder (1 .2) direkt aufeinanderfolgendes Aufbringen von mehreren Basislacken (b.1 .2.x) auf das Kunststoffsubstrat (S). In step (1) of the process according to the invention, (1 .1) a basecoat film (B.1 .1) is prepared or (1 .2) a plurality of directly successive basecoat films (B.1 .2.x) are prepared. The layers are produced by applying (1 .1) an aqueous basecoat (b.1 .1) to the plastic substrate (S) or (1 .2) directly successively applying several basecoats (b.1 .2.x) on the plastic substrate (S).
Die Basislacke können direkt auf das Substrat aufgebracht werden, das heißt zwischen dem gegebenenfalls oberflächenaktivierend vorbehandelten Substrat und dem Basislack (b.1 .1 ) oder dem ersten (das heißt untersten) der Basislacke (b.1 .2.x) sind keine weiteren Schichten angeordnet. Genauso möglich ist es aber, dass auf dem Substrat zunächst mindestens eine andere Beschichtungsschicht wie eine Füllerschicht hergestellt wird. Da aber trotz des Verzichts auf solche anderen Beschichtungsschichten eine hervorragende Haftung erzielt wird und dieser Verzicht zu einer enormen Vereinfachung des Verfahrens führt, wird bevorzugt der Basislack (b.1 .1 ) oder der erste Basislack (b.1 .2.x) direkt auf das gegebenenfalls oberflächenaktivierend vorbehandelte Kunststoffsubstrat appliziert. The basecoats can be applied directly to the substrate, ie between the optionally surface-activating pretreated substrate and the basecoat (b.1 .1) or the first (that is to say the lowest) of the basecoats (b.1 .2.x) are no further Layers arranged. However, it is equally possible for at least one other coating layer, such as a filler layer, to be produced on the substrate first. But since, despite the abandonment of such other coating layers an excellent Adhesion is achieved and this waiver leads to an enormous simplification of the process, preferably the basecoat (b.1 .1) or the first basecoat (b.1 .2.x) is applied directly to the optionally surface-activating pretreated plastic substrate.
Das direkt aufeinanderfolgende Aufbringen von mehreren Basislacken (b.1 .2.x) auf das Substrat (S) versteht sich also so, dass zunächst ein erster Basislack auf das Substrat aufgebracht wird und danach ein zweiter Basislack direkt auf die Schicht aus dem ersten Basislack aufgebracht wird. Ein gegebenenfalls dritter Basislack wird dann direkt auf die Schicht aus dem zweiten Basislack aufgebracht. Dieser Vorgang lässt sich dann analog für weitere Basislacke (das heißt einen vierten, fünften usw. Basislack) wiederholen. The direct successive application of several basecoats (b.1 .2.x) to the substrate (S) is thus understood to mean that first a first basecoat is applied to the substrate and then a second basecoat is applied directly to the layer of the first basecoat is applied. An optionally third basecoat is then applied directly to the layer of the second basecoat. This process can then be repeated analogously for further basecoats (ie a fourth, fifth, etc. basecoat).
Die Begriffe Basislack und Basislackschicht in Bezug auf die in Stufe (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebrachten Beschichtungsmittel und hergestellten Beschichtungsschichten werden der besseren Übersichtlichkeit halber verwendet. Unter einem Basislack ist ein in der Automobillackierung und allgemeinen Industrielackierung eingesetzter farbgebender Zwischenbeschichtungsstoff zu verstehen. Um eine Basislackschicht insbesondere gegen Umwelteinflüsse zu schützen, wird auf dieser Schicht in der Regel und auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens noch eine zusätzliche Klarlackschicht appliziert. Die Härtung erfolgt dann abschließend gemeinsam mit dem Klarlack. The terms basecoat material and basecoat film in relation to the coating agents and coating layers applied in step (1) of the process according to the invention are used for the sake of clarity. A basecoat is to be understood as meaning a coloring intermediate coating substance used in the automotive finishing and general industrial coating. In order to protect a basecoat film, in particular against environmental influences, at least one additional clearcoat film is generally applied to this coat as well as within the scope of the inventive process. The curing then takes place together with the clearcoat.
Die Basislacke (b.1 .1 ) und (b.1 .2.x) werden weiter unten im Detail beschrieben. Bevorzugt handelt es sich aber um physikalisch härtbare Basislacke und/oder um thermischchemisch härtbare fremdvernetzende Einkomponenten-Basislacke. Der Basislack (b.1 .1 ) und die Basislacke (b.1 .2.x) können durch die dem Fachmann bekannten Methoden zur Applikation von flüssigen Beschichtungsmitteln aufgebracht werden, beispielsweise durch Tauchen, Rakeln, Spritzen, Walzen oder ähnlichem. Vorzugsweise werden Spritzapplikationsmethoden angewandt, wie zum Beispiel Druckluftspritzen (pneumatische Applikation), Airless-Spritzen, Hochrotation, elektrostatischer Sprühauftrag (ESTA), gegebenenfalls verbunden mit Heißspritzapplikation wie zum Beispiel Hot-Air (Heiß-Spritzen). Ganz besonders bevorzugt werden die Basislacke über die pneumatische Spritzapplikation oder die elektrostatische Spritzapplikation aufgetragen. The basecoats (b.1.1) and (b.1.2.x) are described in detail below. However, these are preferably physically curable basecoats and / or thermochemically curable externally crosslinking one-component basecoats. The basecoat (b.1.1) and the basecoat materials (b.1.2.x) can be applied by the methods known to those skilled in the art for the application of liquid coating compositions, for example by dipping, knife coating, spraying, rolling or the like. Preferably, spray application methods are used, such as compressed air spraying (pneumatic application), airless spraying, high rotation, electrostatic spray application (ESTA), optionally combined with hot spray application such as hot air (hot spraying). Most notably Preferably, the basecoats are applied via the pneumatic spray application or the electrostatic spray application.
Durch die Applikation des Basislacks (b.1 .1 ) wird somit eine Basislackschicht (B.1 .1 ), das heißt eine auf dem Kunststoff Substrat (S) aufgetragene Schicht des Basislacks (b.1 .1 ) hergestellt. The application of the basecoat (b.1 .1) thus produces a basecoat film (B.1 .1), that is to say a layer of the basecoat (b.1 .1) applied to the plastic substrate (S).
Im Rahmen der Stufe (1 .2) des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich die folgende Benennung an. Die Basislacke und Basislackschichten werden allgemein durch (b.1 .2.x) und (B.1 .2.x) gekennzeichnet, während bei der Benennung der konkreten einzelnen Basislacke und Basislackschichten das x durch entsprechend passende andere Buchstaben ersetzt werden kann. Within the scope of stage (1 .2) of the process according to the invention, the following name is suitable. The basecoats and basecoats are generally characterized by (b.1.2.x) and (B.1.2.x), while in naming the specific individual basecoats and basecoats, the x can be replaced by correspondingly appropriate other letters.
Der erste Basislack und die erste Basislackschicht können mit a gekennzeichnet werden, der oberste Basislack und die oberste Basislackschicht können mit z gekennzeichnet werden. Diese beiden Basislacke beziehungsweise Basislackschichten sind in der Stufe (1 .2) jedenfalls vorhanden. Gegebenenfalls dazwischen angeordnete Schichten können fortlaufend mit b, c, d und so weiter gekennzeichnet werden. The first basecoat and the first basecoat film can be labeled a, the topmost basecoat and the topmost basecoat film can be labeled z. These two basecoats or basecoats are present in the stage (1 .2) in any case. Optionally interposed layers may be consecutively labeled b, c, d and so on.
Durch die Applikation des ersten Basislacks (b.1 .2.a) wird somit eine Basislackschicht (B.1 .2.a) auf dem Kunststoff Substrat (S) hergestellt. Die mindestens eine weitere Basislackschicht (B.1 .2.x) wird dann direkt auf der Basislackschicht (B.1 .2.a) hergestellt. Sofern mehrere weitere Basislackschichten (B.1 .2.x) hergestellt werden, werden diese direkt aufeinanderfolgend hergestellt. Die Basislacke (b.1 .2.x) können identisch oder verschieden sein. Möglich ist auch, mehrere Basislackschichten (B.1 .2.x) mit demselben Basislack und eine oder mehrere weitere Basislackschichten (B.1 .2.x) mit einem oder mehreren anderen Basislacken herzustellen. Wird eine erste Basislackschicht durch Applikation eines ersten Basislacks und eine zweite Basislackschicht durch Applikation desselben Basislacks hergestellt, so basieren offensichtlich beide Schichten auf demselben Basislack. Jedoch erfolgt der Auftrag offensichtlich in zwei Stufen, so dass der entsprechende Basislack im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens einem ersten Basislack (b.1 .2.a) und einem weiteren Basislack (b.1 .2.z) entspricht. Der beschriebene Aufbau wird häufig auch als ein in zwei Aufträgen hergestellter einschichtiger Basislackschicht-Aufbau bezeichnet. Da aber insbesondere in der realen Serienlackierung aufgrund der technischen Gegebenheiten in einer Lackieranlage zwischen dem ersten Auftrag und dem zweiten Auftrag immer eine gewisse Zeitspanne vergeht, bei der das Substrat, beispielsweise die Automobilkarosse, bei beispielsweise 15 bis 35°C konditioniert und damit abgelüftet wird, ist die Charakterisierung dieses Aufbaus als zweischichtiger Basislackaufbau formal eindeutiger. Die beschriebene Prozessführung ist also der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zuzuordnen. By applying the first basecoat (b.1 .2.a), a basecoat film (B.1 .2.a) is thus produced on the plastic substrate (S). The at least one further basecoat film (B.1 .2.x) is then produced directly on the basecoat film (B.1 .2.a). If several further basecoat films (B.1 .2.x) are produced, these are prepared directly in succession. The basecoats (b.1 .2.x) can be identical or different. It is also possible to produce several basecoat films (B.1.2.x) with the same basecoat and one or more further basecoat films (B.1.2.x) with one or more other basecoats. If a first basecoat film is prepared by applying a first basecoat material and a second basecoat film is applied by applying the same basecoat material, then obviously both layers on the same basecoat. However, the application is obviously carried out in two stages, so that the corresponding basecoat in the sense of the inventive method corresponds to a first basecoat (b.1 .2.a) and another basecoat (b.1 .2.z). The described construction is often also referred to as a single-layer basecoat layer structure produced in two jobs. Since, however, due to the technical conditions in a paint shop between the first job and the second job, a certain period of time always elapses, during which the substrate, for example the automobile body, is conditioned at, for example, 15 to 35 ° C. and thus vented, the characterization of this structure as a two-layer basecoat construction is formally more distinct. The described process control is thus assigned to the second variant of the method according to the invention.
In Stufe (1 .1 ) wird der aufgebrachte Basislack (b.1 .1 ) beziehungsweise die entsprechende Basislackschicht (B.1 .1 ) nach dem Auftrag beispielsweise bei 15 bis 35°C für eine Dauer von beispielsweise 0,5 bis 30 min abgelüftet und/oder bei einer Temperatur von bevorzugt 40 bis 90°C für eine Dauer von beispielsweise 1 bis 20 min zwischengetrocknet. Bevorzugt wird zunächst bei 15 bis 35°C für eine Dauer von 0,5 bis 30 min abgelüftet und anschließend bei 40 bis 90°C für eine Dauer von beispielsweise 1 bis 20 min zwischengetrocknet. In step (1 .1), the applied basecoat (b.1 .1) or the corresponding basecoat film (B.1 .1) after application, for example, at 15 to 35 ° C for a period of, for example, 0.5 to 30 min vented and / or intermittently dried at a temperature of preferably 40 to 90 ° C for a period of, for example, 1 to 20 minutes. Preferably, the mixture is first flashed off at 15 to 35 ° C. for a period of 0.5 to 30 minutes and then intermediately dried at 40 to 90 ° C. for a period of, for example, 1 to 20 minutes.
In Stufe (1 .2) werden die aufgebrachten Basislacke (b.1 .2.x) in der Regel für sich und/oder miteinander abgelüftet und/oder zwischengetrocknet. Bevorzugt wird auch im Rahmen der Stufe (1 .2) bei 15 bis 35°C für eine Dauer von 0,5 bis 30 min abgelüftet und bei 40 bis 90°C für eine Dauer von beispielsweise 1 bis 20 min zwischengetrocknet. Die Abfolge von Ablüften und/oder Zwischentrocknen einzelner oder mehrerer Basislackschichten (B.1 .2.x) kann dabei je nach den Anforderungen des Einzelfalls angepasst werden. In step (1 .2), the applied basecoats (b.1 .2.x) are generally flashed off on their own and / or with one another and / or inter-dried. Preference is also in the context of stage (1 .2) at 15 to 35 ° C for a period of 0.5 to 30 minutes and flashed at 40 to 90 ° C for a period of, for example, 1 to 20 minutes between dried. The sequence of venting and / or intermediate drying of one or more base coat layers (B.1 .2.x) can be adapted to the requirements of the individual case.
Die Basislackschicht (B.1 .1 ) oder die Basislackschichten (B.1 .2.x) werden innerhalb der Stufe (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht gehärtet. Dies ergibt sich eindeutig und unmittelbar aus der weiter unten beschriebenen Stufe (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Da die Basislackschichten erst in der Stufe (3) gehärtet werden, können sie nicht bereits in der Stufe (1 ) gehärtet werden, denn dann wäre die Härtung in Stufe nicht mehr möglich. The basecoat film (B.1.1) or basecoat films (B.1.2.x) are not cured within stage (1) of the process of the invention. This results clearly and directly from the below described step (3) of the method according to the invention. Since the basecoat films are cured only in step (3), they can not already hardened in the stage (1), because then the hardening in stage would no longer be possible.
Die Basislackschichten werden in Stufe (1 ) also nicht Bedingungen ausgesetzt, die bereits zu einer Härtung führen können. Diese Bedingungen sind selbstverständlich abhängig von den jeweils eingesetzten Basislacken. Insbesondere heißt dies aber jedenfalls, dass die Basislackschichten bevorzugt lediglich Temperaturen von kleiner 100°C ausgesetzt werden. Nochmals bevorzugt ist, dass sie lediglich Temperaturen von kleiner 100°C ausgesetzt werden und zusätzlich Temperaturen zwischen 60 und 100°C für nicht länger als 15 Minuten ausgesetzt werden. Denn bei diesen Bedingungen werden in der Regel die bevorzugten Basislacke, das heißt physikalisch härtbare Basislacke und/oder thermisch-chemisch härtbare fremdvernetzende Einkomponenten-Basislacke, nicht gehärtet. Denn die bei den angegebenen Temperaturen in Frage kommende physikalische Härtung ist innerhalb der angegebenen Zeiten in der Regel nicht abzuschließen. The basecoat films are therefore not exposed in step (1) conditions that may already lead to a cure. These conditions are of course dependent on the basecoats used in each case. In any case, this means in any case that the basecoat films are preferably exposed only to temperatures of less than 100 ° C. It is again preferred that they are only exposed to temperatures of less than 100 ° C and additionally exposed to temperatures between 60 and 100 ° C for no longer than 15 minutes. Because under these conditions, the preferred basecoats, that is, physically curable basecoats and / or thermo-chemically curable externally crosslinking one-component basecoats, are generally not cured. Because of the given temperatures in question physical curing is usually not complete within the specified times.
Der Auftrag der Basislacke (b.1 .1 ) und (b.1 .2.x) erfolgt so, dass die Basislackschicht (B.1 .1 ) und die einzelnen Basislackschichten (B.1 .2.x) nach der in Stufe (3) erfolgten Härtung eine Schichtdicke von beispielsweise 3 bis 50 Mikrometer, bevorzugt 5 bis 40 Mikrometer aufweisen. The application of the basecoats (b.1 .1) and (b.1 .2.x) takes place in such a way that the basecoat film (B.1.1) and the individual basecoat films (B.1.2.x) are applied according to the method described in US Pat Stage (3) curing have a layer thickness of, for example, 3 to 50 microns, preferably 5 to 40 microns.
In Stufe (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Klarlackschicht (K) direkt auf (2.1 ) der Basislackschicht (B.1 .1 ) oder (2.2) der obersten Basislackschicht (B.1 .2.z) hergestellt. Diese Herstellung erfolgt durch entsprechendes Aufbringen eines Klarlacks (k). Die Klarlackschicht (K) ist also direkt auf der Basislackschicht (B.1 .1 ) oder direkt auf der obersten Basislackschicht (B.1 .2.z) angeordnet. In step (2) of the process according to the invention, a clearcoat film (K) is produced directly on (2.1) the basecoat film (B.1 .1) or (2.2) of the topmost basecoat film (B.1 .2.z). This preparation is carried out by appropriate application of a clearcoat (k). The clearcoat layer (K) is therefore arranged directly on the basecoat film (B.1 .1) or directly on the topmost basecoat film (B.1 .2.z).
Bei dem Klarlack (k) kann es sich um ein dem Fachmann in diesem Sinne bekanntes an sich beliebiges transparentes Beschichtungsmittel handeln. Unter transparent ist zu verstehen, dass eine mit dem Beschichtungsmittel gebildete Schicht nicht farblich deckend ist, sondern so konstituiert ist, dass die Farbe des darunter liegenden Basislackaufbaus sichtbar ist. Dies schließt bekanntermaßen aber nicht aus, dass ein Klarlack in untergeordneten Mengen auch Pigmente enthalten kann, die beispielsweise die Farbtiefe des Gesamtaufbaus unterstützen können. The clearcoat (k) may be a transparent coating agent known per se to the person skilled in the art in this sense. Under transparent is to be understood that a layer formed with the coating agent is not color-covering, but is constituted so that the color of the underlying base paint assembly is visible. As you know, this does not exclude that Clearcoat in minor amounts may also contain pigments which may, for example, support the color depth of the overall structure.
Es handelt sich dabei um wässrige oder lösemittelhaltige transparente physikalisch härtende oder thermisch-chemisch härtbare Beschichtungsmittel, wobei letztere sowohl als Einkomponenten- als auch als Zwei- oder Mehrkomponenten-Beschichtungsmittel formuliert sein können. Geeignet sind ferner auch Pulverslurry-Klarlacke. Bevorzugt sind lösungsmittelbasierte Klarlacke. These are aqueous or solvent-containing transparent, physically curing or thermally-chemically curable coating compositions, the latter being able to be formulated both as a one-component and as a two- or multi-component coating composition. Also suitable are powder slurry clearcoats. Preference is given to solvent-based clearcoats.
Die eingesetzten Klarlacke (k) können insbesondere thermisch-chemisch und/oder chemisch-aktinisch härtbar sein. Insbesondere sind sie thermisch-chemisch härtbar und fremdvernetzend. Bevorzugt sind thermisch-chemisch härtbare Zweikomponenten- Klarlacke. The clearcoats (k) used can in particular be thermally-chemically and / or chemically-actinically curable. In particular, they are thermally-chemically curable and externally crosslinking. Preference is given to thermally-chemically curable two-component clearcoats.
Die Klarlacke enthalten also üblicherweise und bevorzugt mindestens ein (erstes) Polymer als Bindemittel mit funktionellen Gruppen sowie mindestens einen Vernetzer mit einer zu den funktionellen Gruppen des Bindemittels komplementärer Funktionalität. Bevorzugt wird zumindest ein hydroxyfunktionelles Poly(meth)acrylatpolymer als Bindemittel und ein freies Polyisocyanat als Vernetzungsmittel eingesetzt. Der Klarlack (k) wird durch die dem Fachmann bekannten Methoden zur Applikation von flüssigen Beschichtungsmitteln aufgebracht, beispielsweise durch Tauchen, Rakeln, Spritzen, Walzen oder ähnlichem. Vorzugsweise werden Spritzapplikationsmethoden angewandt, wie zum Beispiel Druckluftspritzen (pneumatische Applikation), und elektrostatischer Sprühauftrag (ESTA). The clearcoats therefore usually and preferably contain at least one (first) polymer as binder with functional groups and at least one crosslinker with a functionality complementary to the functional groups of the binder. At least one hydroxy-functional poly (meth) acrylate polymer is preferably used as the binder and a free polyisocyanate as the crosslinking agent. The clearcoat (k) is applied by the methods known to those skilled in the application of liquid coating compositions, for example by dipping, knife coating, spraying, rolling or the like. Preferably, spray application methods are used, such as compressed air spraying (pneumatic application), and electrostatic spray application (ESTA).
Der Klarlack (k) beziehungsweise die entsprechende Klarlackschicht (K) wird nach dem Auftrag bevorzugt bei 15 bis 35°C für eine Dauer von 0,5 bis 30 min abgelüftet beziehungsweise zwischengetrocknet. Solche Ablüft- beziehungsweise Zwischentrockungsbedingungen gelten insbesondere für den bevorzugten Fall, dass es sich bei dem Klarlack (k) um ein thermisch-chemisch härtbares Zweikomponenten- Beschichtungsmittel handelt. Dies schließt aber nicht aus, dass der Klarlack (k) ein auf andere Weise härtbares Beschichtungsmittel ist und/oder andere Ablüft- beziehungsweise Zwischentrockungsbedingungen eingesetzt werden. The clearcoat (k) or the corresponding clearcoat film (K) is preferably flashed after the application at 15 to 35 ° C for a period of 0.5 to 30 minutes or intermediate dried. Such flash-off or intermediate drying conditions apply in particular to the preferred case that the clearcoat (k) is a thermally-chemically curable two-component coating composition. However, this does not rule out that the clearcoat (k) on other curable coating agent and / or other flash or intermediate drying conditions are used.
Der Auftrag des Klarlacks (k) erfolgt so, dass die Klarlackschicht nach der in Stufe (3) erfolgten Härtung eine Schichtdicke von beispielsweise 15 bis 80 Mikrometer, bevorzugt 20 bis 65 Mikrometer, insbesondere bevorzugt 25 bis 60 Mikrometer aufweist. The application of the clearcoat material (k) takes place in such a way that the clearcoat film has, after curing in step (3), a layer thickness of, for example, 15 to 80 micrometers, preferably 20 to 65 micrometers, particularly preferably 25 to 60 micrometers.
Selbstverständlich ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht ausgeschlossen, dass nach der Applikation des Klarlacks (k) noch weitere Beschichtungsmittel, beispielsweise weitere Klarlacke, aufgebracht werden und auf diese Weise weitere Beschichtungsschichten, beispielsweise weitere Klarlackschichten, hergestellt werden. Solche weiteren Beschichtungsschichten werden dann ebenfalls in der nachstehend beschriebenen Stufe (3) gehärtet oder sie werden erst nach der Stufe (3) aufgebracht und dann separat gehärtet. Bevorzugt wird allerdings nur der eine Klarlack (k) aufgebracht und dann wie in Stufe (3) beschrieben gehärtet. Of course, within the scope of the process according to the invention, it is not excluded that after the application of the clearcoat (k) further coating agents, for example further clearcoats, are applied and in this way further coating layers, for example further clearcoat films, are produced. Such further coating layers are then also cured in step (3) described below, or they are applied after step (3) and then cured separately. However, preferably only one clearcoat (k) is applied and then cured as described in step (3).
In Stufe (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine gemeinsame Härtung der (3.1 ) Basislackschicht (B.1 .1 ) und der Klarlackschicht (K) oder (3.2) der Basislackschichten (B.1 .2.x) und der Klarlackschicht (K). Die Härtungsbedingungen richten sich selbstverständlich nach den eingesetzten Basislacken und Klarlacken, gegebenenfalls auch nach den Bedingungen, bei denen die Basislackschicht (B.1 .1 ) oder die Basislackschichten (B.1 .2.x) abgelüftet und zwischengetrocknet wurden. Die gemeinsame Härtung erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 40 und 100°C, nochmals bevorzugt zwischen 60 und 100°C, für eine Dauer von beispielsweise 5 bis 60 Minuten, bevorzugt 20 bis 60 Minuten. Auf diese Weise können zum einen jedenfalls die bevorzugt eingesetzten thermisch-chemisch härtbares Zweikomponenten-Klarlacke thermisch-chemisch gehärtet werden. Zum anderen werden die bevorzugt eingesetzten Basislacke, das heißt physikalisch härtbare Basislacke und/oder thermisch-chemisch härtbare fremdvernetzende Einkomponenten-Basislacke, jedenfalls physikalisch gehärtet. Gleichzeitig wird vermieden, dass sich die Kunststoffsubstrate zersetzen oder verformen können. Sofern beispielsweise ein eingesetzter Basislack eine deutlich längere Dauer zur physikalischen Härtung benötigt, kann im abschließenden Härtungsprozess natürlich auch länger gehärtet werden und/oder das Ablüften beziehungsweise Zwischentrocknen in Stufe (1 ) des Verfahrens wird für beispielsweise eine längere Zeitdauer bei den notwendigen Temperaturen durchgeführt. In step (3) of the process according to the invention, a joint curing of the (3.1) basecoat film (B.1 .1) and the clearcoat film (K) or (3.2) of the basecoat films (B.1 .2.x) and the clearcoat film (K. ). The curing conditions, of course, depend on the basecoats and clearcoats used, if appropriate also on the conditions in which the basecoat film (B.1.1) or the basecoat films (B.1.2.x) were flashed off and temporarily dried. The joint curing is preferably carried out at temperatures between 40 and 100 ° C, more preferably between 60 and 100 ° C, for a period of, for example, 5 to 60 minutes, preferably 20 to 60 minutes. In this way, on the one hand, in any case, the preferably used thermally-chemically curable two-component clearcoats can be thermally-chemically cured. On the other hand, the basecoats which are preferably used, that is to say physically curable basecoats and / or thermo-chemically curable externally crosslinking one-component basecoats, are in any case physically hardened. At the same time it is avoided that the plastic substrates can decompose or deform. If, for example, an applied basecoat requires a significantly longer duration for physical curing, it is of course also possible to harden longer in the final curing process and / or flash off or intermediate drying in stage (1) of the process is carried out at the necessary temperatures, for example for a longer period of time.
Nach Beendigung der Stufe (3) des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert eine erfindungsgemäße Mehrschichtlackierung. Die erfindunqsqemäß einzusetzenden Basislacke After completion of stage (3) of the process according to the invention, a multicoat system according to the invention results. The basecoat materials to be used according to the invention
Der erfindungsgemäß einzusetzende Basislack (b.1 .1 ) enthält mindestens eine, bevorzugt genau eine spezielle wässrige Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersion (PD). Die in der Dispersion vorhandenen Polymer-Partikel sind also Polyurethan-Polyharnstoff- basiert. Solche Polymere sind grundsätzlich durch an sich bekannte Polyaddition von beispielsweise Polyisocyanaten mit Polyolen sowie Polyaminen herstellbar. Im Hinblick auf die erfindungsgemäß einzusetzende Dispersion (PD) beziehungsweise die in ihr enthaltenen Polymer-Partikel sind jedoch spezielle, in der Folge erläuterte Bedingungen zu beachten. The basecoat (b.1 .1) to be used according to the invention comprises at least one, preferably exactly one, specific aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD). The polymer particles present in the dispersion are therefore polyurethane-polyurea-based. Such polymers can in principle be prepared by conventional polyaddition of, for example, polyisocyanates with polyols and polyamines. With regard to the dispersion (PD) to be used according to the invention or the polymer particles contained in it, however, special conditions explained below are to be observed.
Die in der wässrigen Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersion (PD) enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel besitzen einen Gelanteil von mindestens 50 % (Messmethode siehe Beispielteil). Zudem besitzen die in der Dispersion (PD) enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel eine mittlere Teilchengröße (auch mittlere Partikelgröße genannt) von 40 bis 2000 Nanometern (nm) (Messmethode siehe Beispielteil). The polyurethane-polyurea particles contained in the aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) have a gel content of at least 50% (measuring method see example part). In addition, the polyurethane-polyurea particles contained in the dispersion (PD) have an average particle size (also called average particle size) of from 40 to 2,000 nanometers (nm) (for the method of measurement, see the example section).
Bei den erfindungsgemäßen Dispersionen (PD) handelt es sich also um Mikrogel- Dispersionen. Denn eine Mikrogel-Dispersion ist bekanntermaßen eine Polymer- Dispersion, in welcher zum einen das Polymer in Form von vergleichsweise kleinen Partikeln mit Teilchengrößen von beispielsweise 0,02 bis 10 Mikrometern vorliegt (,,Mikro"-gel). Zum anderen aber sind die Polymer-Partikel zumindest teilweise intramolekular vernetzt. Letzteres bedeutet, dass die innerhalb eines Partikels vorhandenen Polymerstrukturen einem typischen makroskopischen Netzwerk mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur gleichen. Makroskopisch betrachtet handelt es sich bei einer solchen Mikrogel-Dispersion aber nach wie vor um eine Dispersion von Polymerpartikeln in einem Dispersionsmedium, beispielsweise Wasser. Zwar können die Partikel auch untereinander zum Teil Vernetzungsbrücken aufweisen (dies ist rein herstellungsbedingt kaum auszuschließen), jedoch ist das System jedenfalls eine Dispersion mit darin enthaltenen diskreten Partikeln, die eine messbare mittlere Teilchengröße aufweisen. Aufgrund der molekularen Natur sind diese aber in geeigneten organischen Lösungsmitteln gelöst, makroskopische Netzwerke wären hingegen nur gequollen. The dispersions (PD) according to the invention are thus microgel dispersions. Because a microgel dispersion is known to be a polymer dispersion, in which on the one hand, the polymer in the form of relatively small On the other hand, the polymer particles are at least partially intramolecularly crosslinked, the latter meaning that the polymer structures present within a particle have a typical macroscopic network with three-dimensional Macroscopically, however, such a microgel dispersion is still a dispersion of polymer particles in a dispersion medium, for example water, although the particles may also have partial cross-linking bridges (this can scarcely be ruled out purely for reasons of production), however In any case, if the system is a dispersion containing discrete particles with a measurable mean particle size, but due to their molecular nature, they are dissolved in suitable organic solvents, whereas macroscopic networks would only be swollen.
Da die Mikrogele Strukturen repräsentieren, welche zwischen verzweigten und makroskopisch vernetzten Systemen liegen, sie folglich die Charakteristika von in geeigneten organischen Lösungsmitteln löslichen Makromolekülen mit Netzwerkstruktur und unlöslichen makroskopischen Netzwerken kombinieren, kann der Anteil der vernetzten Polymeren beispielsweise erst nach Isolation des festen Polymeren nach Entfernung von Wasser und gegebenenfalls organischen Lösungsmitteln und nachfolgender Extraktion ermittelt werden. Dabei macht man sich zunutze, dass die ursprünglich in geeigneten organischen Lösungsmitteln löslichen Mikrogel-Partikel nach Isolation ihre innere Netzwerkstruktur behalten und sich im Feststoff wie ein makroskopisches Netzwerk verhalten. Die Vernetzung kann über den experimentell zugänglichen Gelanteil überprüft werden. Letztlich handelt es sich beim Gelanteil um den Anteil des Polymers aus der Dispersion, der sich als isolierter Feststoff nicht molekular dispers in einem Lösemittel lösen lässt. Dabei muss ausgeschlossen werden, dass bei der Isolierung des polymeren Feststoffs nachgeschaltete Vernetzungsreaktionen den Gelanteil weiter erhöhen. Dieser unlösliche Anteil entspricht wiederum dem Anteil des in der Dispersion in Form von intramolekular vernetzen Partikeln beziehungsweise Partikelanteilen vorliegenden Polymers. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass lediglich Mikrogel- Dispersionen mit Polymerpartikeln mit Teilchengrößen im erfindungswesentlichen Bereich alle der geforderten anwendungstechnischen Eigenschaften aufweisen. Es kommt also insbesondere auf die Kombination von eher geringen Teilchengrößen und einem trotzdem vorhandenen signifikanten vernetzten Anteil beziehungsweise Gelanteil an. Nur auf diese Weise sind die vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere die Kombination von guten optischen und mechanischen Eigenschaften von Mehrschichtlackierungen einerseits und ein hoher Festkörper sowie eine gute Lagerstabilität von wässrigen Basislacken andererseits, zu erreichen. So besitzen beispielsweise Dispersionen mit vergleichsweise größeren Partikeln im Bereich von beispielsweise größer als 2 Mikrometern (mittlere Teilchengröße) eine erhöhtes Absetzverhalten und damit eine schlechtere Lagerstabilität. Thus, since the microgels represent structures that are between branched and macroscopically crosslinked systems, thus combining the characteristics of suitable organic solvent-soluble macromolecules with network structure and insoluble macroscopic networks, the proportion of crosslinked polymers may not change until after isolation of the solid polymer Water and optionally organic solvents and subsequent extraction can be determined. It makes use of the fact that the originally soluble in suitable organic solvents microgel particles retain their internal network structure after isolation and behave in the solid as a macroscopic network. The crosslinking can be checked via the experimentally accessible gel fraction. Ultimately, the gel fraction is the fraction of the polymer from the dispersion which, as an isolated solid, can not be dissolved in a solvent in a molecularly disperse manner. It must be ruled out that subsequent crosslinking reactions in the isolation of the polymeric solid further increase the gel fraction. This insoluble fraction in turn corresponds to the proportion of the polymer present in the dispersion in the form of intramolecularly crosslinked particles or particle fractions. In the context of the present invention, it has been found that only microgel dispersions with polymer particles having particle sizes in the range essential to the invention all have the required performance properties. Thus, it is particularly important to combine rather small particle sizes with a significant amount of cross-linked content or gel content that nevertheless exists. Only in this way are the advantageous properties, in particular the combination of good optical and mechanical properties of multi-layer coatings on the one hand and a high solids and a good storage stability of aqueous basecoats on the other hand to achieve. For example, dispersions having comparatively larger particles in the range of, for example, greater than 2 micrometers (average particle size) have an increased settling behavior and thus a poorer storage stability.
Die in der wässrigen Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersion (PD) enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel besitzen vorzugsweise einen Gelanteil von mindestens 60 %, besonders bevorzugt von mindestens 70 %, insbesondere bevorzugt von mindestens 80 %. Der Gelanteil kann also bis zu 100 % beziehungsweise annähernd 100 %, beispielsweise 99 % oder 98 % betragen. In einem solchen Fall liegt also das gesamte beziehungsweise annähernd das gesamte Polyurethan-Polyharnstoff-Polymer in Form von vernetzten Partikeln vor. The polyurethane-polyurea particles contained in the aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) preferably have a gel content of at least 60%, more preferably of at least 70%, particularly preferably of at least 80%. The gel fraction can thus be up to 100% or approximately 100%, for example 99% or 98%. In such a case, therefore, all or approximately the entire polyurethane-polyurea polymer is present in the form of crosslinked particles.
Die in der Dispersion (PD) enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel besitzen vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 40 bis 1500 nm, nochmals bevorzugt von 100 bis 1000 nm, darunter bevorzugt 1 10 bis 500 nm und nochmals bevorzugt 120 bis 300 nm. Ein ganz besonders bevorzugter Bereich liegt von 130 bis 250 nm. The polyurethane-polyurea particles contained in the dispersion (PD) preferably have an average particle size of from 40 to 1500 nm, more preferably from 100 to 1000 nm, including preferably from 10 to 500 nm and more preferably from 120 to 300 nm preferred range is from 130 to 250 nm.
Die erhaltene Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersion (PD) ist wässrig. Der Ausdruck „wässrig" ist dem Fachmann in diesem Zusammenhang bekannt. Gemeint ist grundsätzlich ein System, das als Dispersionsmedium nicht ausschließlich oder hauptsächlich organische Lösemittel (auch Lösungsmittel genannt) enthält, sondern das im Gegenteil als Dispersionsmedium einen signifikanten Anteil Wasser enthält. Bevorzugte Ausführungsformen des wässrigen Charakters, die anhand des Maximalgehalts organischer Lösemittel und/oder anhand des Gehalts an Wasser definiert sind, werden weiter unten beschrieben. The resulting polyurethane-polyurea dispersion (PD) is aqueous. The term "aqueous" is known to the person skilled in the art in this context, which basically refers to a system which does not contain exclusively or mainly organic solvents (also called solvent) as the dispersion medium, but on the contrary contains a significant proportion of water as the dispersion medium aqueous character, based on the Maximum content of organic solvents and / or defined by the content of water are described below.
Die Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel enthalten anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen (das heißt Gruppen, die durch den Einsatz bekannter und auch weiter unten genannter Neutralisationsmittel wie Basen in anionische Gruppen überführt werden können). The polyurethane-polyurea particles contain anionic and / or anionic groups (that is, groups which can be converted to anionic groups by the use of known neutralizing agents, also mentioned below, such as bases).
Wie der Fachmann weiß, handelt es sich hierbei um beispielsweise Carbonsäure-, Sulfonsäure- und/oder Phosphonsäuregruppen, insbesondere bevorzugt Carbonsäuregruppen (funktionelle Gruppen, die durch Neutralisationsmittel in anionische Gruppen überführt werden können) sowie aus den vorgenannten funktionellen Gruppen abgeleitete anionische Gruppen wie insbesondere Carboxylat-, Sulfonat- und/oder Phosphonatgruppen, bevorzugt Carboxylatgruppen. Durch die Einführung solcher Gruppen wird bekanntermaßen die Wasserdispergierbarkeit erhöht. Je nach gewählten Bedingungen können die genannten Gruppen anteilig oder nahezu vollständig in der einen Form (beispielsweise Carbonsäure) oder anderen Form (Carboxylat) vorliegen. Ein bestimmender Einflussfaktor liegt beispielsweise im Einsatz der schon angesprochenen und weiter unten noch genauer beschriebenen Neutralisationsmittel. Unabhängig davon, in welcher Form die genannten Gruppen vorliegen, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der besseren Übersichtlichkeit halber aber häufig eine einheitliche Benennung gewählt. Wird beispielsweise für ein Polymer eine bestimmte Säurezahl angegeben oder wird ein Polymer als carboxyfunktionell bezeichnet, sind hiermit immer sowohl die Carbonsäuregruppen als auch die Carboxylatgruppen umfasst. Soll in dieser Hinsicht eine Differenzierung stattfinden, wird dies beispielsweise anhand des Neutralisierungsgrads getan. As one skilled in the art knows, these are, for example, carboxylic acid, sulfonic acid and / or phosphonic acid groups, particularly preferably carboxylic acid groups (functional groups which can be converted into anionic groups by neutralizing agents) and anionic groups derived from the abovementioned functional groups, in particular carboxylate , Sulfonate and / or phosphonate groups, preferably carboxylate groups. The introduction of such groups is known to increase water dispersibility. Depending on the conditions chosen, the groups mentioned may be present proportionally or almost completely in one form (for example carboxylic acid) or in another form (carboxylate). A determining influencing factor is, for example, the use of the already mentioned neutralizers, which are described in more detail below. Regardless of the form in which the groups mentioned are present, in the context of the present invention, for the sake of clarity, a uniform designation is frequently chosen. If, for example, a specific acid number is specified for a polymer or a polymer is termed carboxy-functional, both the carboxylic acid groups and the carboxylate groups are always included here. If differentiation is to take place in this regard, this is done, for example, on the basis of the degree of neutralization.
Die Einführung der genannten Gruppen in Polymere wie beispielsweise die Polyurethan- Polyharnstoff-Partikel kann bekanntermaßen über den Einsatz entsprechender Ausgangsverbindungen bei der Herstellung der Polymere erfolgen. Die Ausgangsverbindungen enthalten dann die entsprechenden Gruppen, beispielsweise Carbonsäuregruppen, und werden über weitere funktionelle Gruppen, beispielsweise Hydroxylgruppen, in das Polymer ein polymerisiert. Weiterführende Details werden weiter unten beschrieben. The introduction of said groups into polymers such as, for example, the polyurethane-polyurea particles can be known to take place via the use of appropriate starting compounds in the preparation of the polymers. The starting compounds then contain the corresponding groups, for example carboxylic acid groups, and are replaced by further functional groups, for example Hydroxyl groups, polymerized in the polymer. Further details are described below.
Bevorzugte anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen sind Carboxylat- beziehungsweise Carbonsäuregruppen. Das in der Dispersion in Partikelform vorhandene Polyurethan-Polyharnstoff-Polymer besitzt, bezogen auf den Festkörper, bevorzugt eine Säurezahl von 10 bis 35 mg KOH/g, insbesondere von 15 bis 23 mg KOH/g (Messmethode siehe Beispielteil). Preferred anionic and / or anionic groups are carboxylate or carboxylic acid groups. The present in the dispersion in the form of particles polyurethane-polyurea polymer, based on the solids, preferably an acid number of 10 to 35 mg KOH / g, in particular from 15 to 23 mg KOH / g (measuring method see Example).
Die in der Dispersion (PD) enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel enthalten bevorzugt, jeweils in umgesetzter Form, (Z.1 .1 ) mindestens ein Isocyanatgruppen- haltiges Polyurethan-Präpolymer enthaltend anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen sowie (Z.1 .2) mindestens einem Polyamin enthaltend zwei primäre Aminogruppen und ein oder zwei sekundäre Aminogruppen.  The polyurethane-polyurea particles contained in the dispersion (PD) preferably contain, in each case in reacted form, (Z.1 .1) at least one polyurethane prepolymer containing isocyanate groups, containing anionic groups and / or groups which can be converted into anionic groups, and 1 .2) at least one polyamine containing two primary amino groups and one or two secondary amino groups.
Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung angegeben ist, dass Polymere, beispielsweise die Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel der Dispersion (PD), bestimmte Komponenten in umgesetzter Form enthalten, ist hierunter zu verstehen, dass bei der Herstellung der jeweiligen Polymere diese bestimmten Komponenten als Ausgangsverbindungen eingesetzt werden. Je nach Art der Ausgangsverbindungen erfolgt die jeweilige Umsetzung zum Zielpolymer nach unterschiedlichen Mechanismen. So werden augenscheinlich bei der Herstellung von Polyurethan-Polyharnstoff-Partikeln beziehungsweise Polyurethan-Polyharnstoff-Polymeren die Komponenten (Z.1 .1 ) und (Z.1 .2) durch Reaktion der Isocyanatgruppen von (Z.1 .1 ) mit den Aminogruppen von (Z.1 .2) unter Ausbildung von Harnstoffbindungen miteinander umgesetzt. Das Polymer enthält dann natürlich die vorher vorhandenen Aminogruppen und Isocyanatgruppen in Form von Harnstoffgruppen, das heißt in ihrer entsprechend umgesetzten Form. Trotzdem enthält das Polymer letztlich die beiden Komponenten (Z.1 .1 ) und (Z.1 .2), denn abgesehen von den umgesetzten Isocyanatgruppen und Aminogruppen verbleiben die Komponenten unverändert. Demnach wird der Übersicht halber angegeben, dass das jeweilige Polymer die Komponenten, jeweils in umgesetzter Form, enthält. Die Bedeutung des Ausdrucks„das Polymer enthält, in umgesetzter Form, eine Komponente (X)", ist also gleichzusetzen mit der Bedeutung des Ausdrucks „bei der Herstellung des Polymers wurde die Komponente (X) eingesetzt". If it is stated in the context of the present invention that polymers, for example the polyurethane-polyurea particles of the dispersion (PD), contain certain components in reacted form, this is to be understood as meaning that these particular components are used as starting compounds in the preparation of the respective polymers become. Depending on the nature of the starting compounds, the respective conversion to the target polymer takes place according to different mechanisms. Thus, in the production of polyurethane-polyurea particles or polyurethane-polyurea polymers, the components (Z.1 .1) and (Z.1.2) become apparent by reaction of the isocyanate groups of (Z.1.1) with the amino groups of (Z.1 .2) with formation of urea bonds reacted together. The polymer then of course contains the pre-existing amino groups and isocyanate groups in the form of urea groups, that is, in their correspondingly reacted form. Nevertheless, the polymer ultimately contains the two components (Z.1 .1) and (Z.1 .2), because apart from the reacted isocyanate groups and amino groups, the components remain unchanged. Accordingly, for the sake of clarity, it is stated that the respective polymer contains the components, each in reacted form. The meaning of the expression "the polymer contains, in converted form, a component (X)" is thus to be equated with the meaning of the expression "in the preparation of the polymer, the component (X) was used".
Aus obigem folgt, dass anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen bevorzugt über das oben genannte Isocyanatgruppen-haltige Polyurethan-Präpolymer in die Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel eingebracht werden. It follows from the above that anionic groups and / or groups which can be converted into anionic groups are preferably introduced into the polyurethane-polyurea particles via the abovementioned isocyanate-group-containing polyurethane prepolymer.
Bevorzugt bestehen die Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel aus den beiden Komponenten (Z.1 .1 ) und (Z.1 .2), das heißt sie werden aus diesen beiden Komponenten hergestellt. Die wässrige Dispersion (PD) kann durch ein spezielles dreistufiges Verfahren erhalten werden, was bevorzugt ist. Im Rahmen der Beschreibung dieses Verfahrens werden auch bevorzugte Ausführungsformen der Komponenten (Z.1 .1 ) und (Z.1 .2) genannt. Preferably, the polyurethane-polyurea particles of the two components (Z.1 .1) and (Z.1 .2), that is, they are prepared from these two components. The aqueous dispersion (PD) can be obtained by a specific three-step process, which is preferable. In the context of the description of this method, preferred embodiments of the components (Z.1 .1) and (Z.1 .2) are mentioned.
Das Verfahren umfasst The method comprises
(I) (I)
Herstellung einer Zusammensetzung (Z) enthaltend, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung (Z),  Preparation of a composition (Z) containing, in each case based on the total amount of the composition (Z),
(Z.1 ) 15 bis 65 Gew.-% mindestens eines Isocyanatgruppen-haltigen Intermediats mit maskierten primären Aminogruppen, dessen Herstellung die Umsetzung  (Z.1) 15 to 65 wt .-% of at least one isocyanate-containing intermediate with masked primary amino groups, the preparation of the reaction
(Z.1 .1 ) mindestens eines Isocyanatgruppen-haltigen Polyurethan- Präpolymers enthaltend anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen mit  (Z.1 .1) of at least one isocyanate group-containing polyurethane prepolymer containing anionic groups and / or groups which can be converted into anionic groups
(Z.1 .2a) mindestens einem Polyamin enthaltend zwei maskierte primäre Aminogruppen und ein oder zwei freie sekundäre Aminogruppen  (Z.1.2a) at least one polyamine containing two masked primary amino groups and one or two free secondary amino groups
durch Additionsreaktion von Isocyanatgruppen aus (Z.1 .1 ) mit freien sekundären Aminogruppen aus (Z.1 .2) umfasst,  by addition reaction of isocyanate groups (Z.1.1) with free secondary amino groups from (Z.1.2),
(Z.2) 35 bis 85 Gew.-% mindestens eines organischen Lösemittels, welches bei einer Temperatur von 20°C eine Löslichkeit in Wasser von höchstens 38 Gew.-% besitzt, (II) (Z.2) from 35 to 85% by weight of at least one organic solvent which, at a temperature of 20 ° C., has a solubility in water of not more than 38% by weight, (II)
Dispergierung der Zusammensetzung (Z) in wässriger Phase und  Dispersion of the composition (Z) in the aqueous phase and
(III) (III)
zumindest teilweise Entfernung des mindestens einen organischen Lösemittels (Z.2) aus der unter (II) erhaltenen Dispersion. at least partial removal of the at least one organic solvent (Z.2) from the dispersion obtained under (II).
Im ersten Schritt (I) dieses Verfahrens wird also eine spezielle Zusammensetzung (Z) hergestellt. Die Zusammensetzung (Z) enthält mindestens ein, bevorzugt genau ein spezielles Isocyanatgruppen-haltiges Intermediat (Z.1 ) mit maskierten primären Aminogruppen. In the first step (I) of this process, therefore, a special composition (Z) is produced. The composition (Z) contains at least one, preferably exactly one specific isocyanate group-containing intermediate (Z.1) with masked primary amino groups.
Die Herstellung des Intermediats (Z.1 ) umfasst die Umsetzung mindestens eines Isocyanatgruppen-haltigen Polyurethan-Präpolymers (Z.1 .1 ) enthaltend anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen mit mindestens einem von einem Polyamin (Z.1 .2) abgeleiteten Polyamin (Z.1 .2a) enthaltend mindestens zwei maskierte primäre Aminogruppen und mindestens eine freie sekundäre Aminogruppe. The preparation of the intermediate (Z.1) comprises the reaction of at least one isocyanate group-containing polyurethane prepolymer (Z.1.1) containing anionic groups and / or groups which can be converted into anionic groups with at least one of a polyamine (Z.1.2) derived polyamine (Z.1.2a) containing at least two masked primary amino groups and at least one free secondary amino group.
Isocyanatgruppen-haltige Polyurethan-Polymere enthaltend anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen sind grundsätzlich bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Komponente (Z.1 .1 ) der besseren Übersichtlichkeit halber als Präpolymer bezeichnet. Es handelt sich nämlich um ein als Vorstufe zu bezeichnendes Polymer, da es als Ausgangskomponente zur Herstellung einer anderen Komponente, nämlich dem Intermediat (Z.1 ), eingesetzt wird. Isocyanate group-containing polyurethane polymers containing anionic and / or groups which can be converted into anionic groups are known in principle. In the context of the present invention, the component (Z.1 .1) is referred to as a prepolymer for the sake of clarity. It is a polymer to be referred to as a precursor, since it is used as starting component for the preparation of another component, namely the intermediate (Z.1).
Für die Herstellung der Isocyanatgruppen-haltigen Polyurethan-Präpolymere (Z.1 .1 ) enthaltend anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen können die dem Fachmann bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen, aliphatisch- cycloaliphatischen, aromatischen, aliphatisch-aromatischen und/oder cycloaliphatisch- aromatischen Polyisocyanate eingesetzt werden. Bevorzugt werden Diisocyanate eingesetzt. Beispielhaft seien folgende Diisocyanate genannt: 1 ,3- oder 1 ,4- Phenylendiisocyanat, 2,4- oder 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'- oder 2,4'- Diphenylmethandiisocyanat, 1 ,4- oder 1 ,5-Naphthylendiisocyanat,For the preparation of isocyanate group-containing polyurethane prepolymers (Z.1 .1) containing anionic and / or anionic groups can be converted groups known in the art aliphatic, cycloaliphatic, aliphatic-cycloaliphatic, aromatic, aliphatic-aromatic and / or cycloaliphatic aromatic polyisocyanates are used. Preference is given to using diisocyanates. By way of example, the following diisocyanates may be mentioned: 1, 3 or 1, 4 Phenylene diisocyanate, 2,4- or 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'- or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1, 4- or 1, 5-naphthylene diisocyanate,
Diisocyanatodiphenylether, Trimethylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat, 2,3-Dimethylethylendiisocyanat, 1 -Methyltrimethylen- diisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, 1 ,3-Cyclopentylendiisocyanat,Diisocyanatodiphenyl ether, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, 2,3-dimethylethylene diisocyanate, 1-methyltrimethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate,
Hexamethylendiisocyanat, Cyclohexylendiisocyanat, 1 ,2-Cyclohexylendiisocyanat, Octamethylendiisocyanat, Trimethylhexandiisocyanat, Tetramethylhexandiisocyanat, Decamethylendiisocyanat, Dodecamethylendiisocyanat, Tetradecamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat (IPDI), 2-lsocyanato-propylcyclohexyl-isocyanat,Hexamethylene diisocyanate, cyclohexylene diisocyanate, 1,2-cyclohexylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, trimethylhexane diisocyanate, tetramethylhexane diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), 2-isocyanato-propylcyclohexyl isocyanate,
Dicyclohexylmethan-2,4'-diisocyanat, Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, 1 ,4- oder 1 ,3- Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan, 1 ,4- oder 1 ,3- oder 1 ,2-Diisocyanatocyclohexan, 2,4- oder 2,6-Diisocyanato-1 -methylcyclohexan, 1 -lsocyanatomrthyl-5-isocyanato-1 ,3,3- trimethylcyclohexan, 2,3-Bis(8-isocyanatooctyl)-4-octyl-5-hexylcyclohexen, Tetramethylxylylendiisocyanate (TMXDI) wie m-Tetramethylxylylendiisocyanat oder Mischungen aus diesen Polyisocyanaten. Auch der Einsatz unterschiedlicher Dimere und Trimere der genannten Diisocyanate wie Uretdione und Isocyanurate ist natürlich möglich. Es können auch Polyisocyanate von höherer Isocyanatfunktionalität verwendet werden. Beispiele dafür sind Tris(4-lsocyanatophenyl)methan, 1 ,3,4-Triisocyanatobenzol, 2,4,6- Triisocyanatotoluol, 1 ,3,5-Tris(6-lsocyanatohexylbiuret), Bis-(2,5-Diisocyanato-4- methylphenyl)methan. Gegebenenfalls kann die Funktionalität durch Reaktion mit Monoalkoholen bzw. sekundären Aminen herabgesetzt werden. Bevorzugt ist aber der Einsatz von Diisocyanaten, insbesondere bevorzugt der Einsatz von aliphatischen Diisocyanaten, wie Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat (IPDI), Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, 2,4- oder 2, 6-Diisocyanato-1 -methylcyclohexan, m- Tetramethylxylylendiisocyanat (m-TMXDI). Als aliphatisch wird ein Isocyanat dann bezeichnet, wenn die Isocyantgruppen an aliphatische Gruppen angebunden sind, das heißt in alpha-Position zu einer Isocyanatgruppe kein aromatischer Kohlenstoff vorhanden ist. Dicyclohexylmethane-2,4'-diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, 1,4- or 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-, or 1,3- or 1,2-diisocyanatocyclohexane, 2 , 4- or 2,6-diisocyanato-1-methylcyclohexane, 1-isocyanatomrthyl-5-isocyanato-1,3,3-trimethylcyclohexane, 2,3-bis (8-isocyanatooctyl) -4-octyl-5-hexylcyclohexene, tetramethylxylylene diisocyanates (TMXDI) such as m-tetramethylxylylene diisocyanate or mixtures of these polyisocyanates. The use of different dimers and trimers of said diisocyanates such as uretdiones and isocyanurates is of course possible. It is also possible to use polyisocyanates of higher isocyanate functionality. Examples of these are tris (4-isocyanatophenyl) methane, 1, 3,4-triisocyanatobenzene, 2,4,6-triisocyanatotoluene, 1,3,5-tris (6-isocyanatohexylbiuret), bis (2,5-diisocyanato-4 - methylphenyl) methane. Optionally, the functionality can be reduced by reaction with monoalcohols or secondary amines. However, preference is given to the use of diisocyanates, particularly preferably the use of aliphatic diisocyanates, such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, 2,4- or 2,6-diisocyanato-1-methylcyclohexane, m- Tetramethylxylylene diisocyanate (m-TMXDI). An aliphatic is an isocyanate when the Isocyantgruppen are attached to aliphatic groups, that is in the alpha position to an isocyanate group no aromatic carbon is present.
Zur Herstellung der Präpolymere (Z.1 .1 ) werden die Polyisocyanate in der Regel unter Bildung von Urethanen mit Polyolen, insbesondere Diolen, umgesetzt. Beispiele geeigneter Polyole sind gesättigte oder olefinisch ungesättigte Polyesterpolyole und/oder Polyetherpolyole. Insbesondere werden als Polyole Polyesterpolyole, insbesondere solche mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 400 bis 5000 g/mol (Messmethode siehe Beispielteil), eingesetzt. Solche Polyesterpolyole, bevorzugt Polyesterdiole, können auf bekannte Weise durch Umsetzung von entsprechenden Polycarbonsäuren, bevorzugt Dicarbonsäuren, und/oder deren Anhydriden mit entsprechenden Polyolen, bevorzugt Diolen, durch Veresterung hergestellt werden. Natürlich können gegebenenfalls zusätzlich auch anteilig Monocarbonsäuren und/oder Monoalkohole zur Herstellung eingesetzt werden. Die Polyesterdiole sind bevorzugt gesättigt, insbesondere gesättigt und linear. To prepare the prepolymers (Z.1 .1), the polyisocyanates are generally reacted to form urethanes with polyols, especially diols. Examples of suitable polyols are saturated or olefinically unsaturated polyester polyols and / or polyether polyols. In particular, as polyols polyester polyols, in particular those having a number average molecular weight of 400 to 5000 g / mol (method of measurement see example), are used. Such polyester polyols, preferably polyester diols, can be prepared in known manner by reaction of corresponding polycarboxylic acids, preferably dicarboxylic acids, and / or their anhydrides with corresponding polyols, preferably diols, by esterification. Of course, if appropriate, monocarboxylic acids and / or monoalcohols may also be used proportionately for the preparation. The polyester diols are preferably saturated, in particular saturated and linear.
Beispiele für geeignete aromatische Polycarbonsäuren zur Herstellung solcher Polyesterpolyole, bevorzugt Polyesterdiole, sind Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure, von denen Isophthalsäure vorteilhaft ist und deshalb bevorzugt verwendet wird. Beispiele für geeignete aliphatische Polycarbonsäuren sind Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecandicarbonsäure und Dodecandicarbonsäure oder auch Hexahydrophthalsäure, 1 ,3-Cyclohexandicarbonsäure, 1 ,4-Cyclohexandi- carbonsäure, 4-Methylhexahydrophthalsäure, Tricyclodecandicarbonsäure sowie Tetra- hydrophthalsäure. Ebenfalls eingesetzt werden können als Dicarbonsäuren Dimerfettsäuren beziehungsweise dimerisierte Fettsäuren, bei denen es sich bekanntermaßen um Gemische handelt, die durch Dimerisierung von ungesättigten Fettsäuren hergestellt werden und beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Radiacid (Firma Oleon) oder Pripol (Firma Croda) zu erhalten sind. Der Einsatz solcher Dimerfettsäuren zur Herstellung von Polyesterdiolen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Bevorzugt eingesetzte Polyole zur Herstellung der Präpolymere (Z.1 .1 ) sind also Polyesterdiole, die unter Einsatz von Dimerfettsäuren hergestellt wurden. Insbesondere bevorzugt sind Polyesterdiole, bei deren Herstellung mindestens 50 Gew.- %, bevorzugt 55 bis 75 Gew.-%, der eingesetzten Dicarbonsäuren Dimerfettsäuren sind. Beispiele für entsprechende Polyole zur Herstellung von Polyesterpolyolen, bevorzugt Polyesterdiolen, sind Ethylenglykol, 1 ,2- oder 1 ,3-Propandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4- Butandiol, 1 ,2-, 1 ,3-, 1 ,4- oder 1 ,5-Pentandiol, 1 ,2-, 1 ,3-, 1 ,4-, 1 ,5- oder 1 ,6-Hexandiol, Hydroxypivalinsäureneopentylester, Neopentylglykol, Diethylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4- Cyclohexandiol, 1 ,2-, 1 ,3- oder 1 ,4-Cyclohexandimethanol und Trimethylpentandiol. Bevorzugt werden also Diole eingesetzt. Solche Polyole beziehungsweise Diole können natürlich auch direkt zur Herstellung des Präpolymers (Z.1 .1 ) eingesetzt werden, das heißt direkt mit Polyisocyanaten umgesetzt werden. Examples of suitable aromatic polycarboxylic acids for the preparation of such polyester polyols, preferably polyester diols, are phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid, of which isophthalic acid is advantageous and is therefore preferably used. Examples of suitable aliphatic polycarboxylic acids are oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedicarboxylic acid and dodecanedicarboxylic acid or else hexahydrophthalic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-methylhexahydrophthalic acid, tricyclodecanedicarboxylic acid as well as tetrahydrophthalic acid. Dicarboxylic acids which can also be used are dimer fatty acids or dimerized fatty acids, which are known to be mixtures which are prepared by dimerization of unsaturated fatty acids and can be obtained, for example, under the trade names Radiacid (Oleon) or Pripol (Croda). The use of such dimer fatty acids for the preparation of polyester diols is preferred in the context of the present invention. Preferably used polyols for the preparation of prepolymers (Z.1 .1) are thus polyester diols which have been prepared using dimer fatty acids. Particular preference is given to polyester diols, in the preparation of which at least 50% by weight, preferably 55 to 75% by weight, of the dicarboxylic acids used are dimer fatty acids. Examples of corresponding polyols for the preparation of polyester polyols, preferably polyester diols, are ethylene glycol, 1, 2 or 1, 3-propanediol, 1, 2, 1, 3 or 1, 4 Butanediol, 1, 2, 1, 3, 1, 4- or 1, 5-pentanediol, 1, 2, 1, 3, 1, 4, 1, 5 or 1, 6-hexanediol, hydroxypivalates , Neopentyl glycol, diethylene glycol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanediol, 1, 2-, 1, 3- or 1, 4-cyclohexanedimethanol and trimethylpentanediol. Preference is therefore given to using diols. Such polyols or diols can of course also be used directly for the preparation of the prepolymer (Z.1 .1), that is to say reacted directly with polyisocyanates.
Weiterhin zur Herstellung der Präpolymere (Z.1 .1 ) eingesetzt werden können auch Polyamine wie Diamine und/oder Aminoakohole. Beispielhaft seien als Diamine Hydrazin, Alkyl- oder Cycloalkyldiamine wie Propylendiamin und 1 -Amino-3-aminomethyl-3,5,5- trimethylcyclohexan und als Aminoalkohole Ethanolamin oder Diethanolamin genannt. Die Präpolymere (Z.1 .1 ) enthalten anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen. Zur Einführung der genannten Gruppen können bei der Herstellung der Präpolymere (Z.1 .1 ) Ausgangsverbindungen eingesetzt werden, die neben bei der Herstellung von Urethanbindungen umzusetzenden Gruppen, bevorzugt Hydroxylgruppen, noch die oben genannten Gruppen, beispielsweise Carbonsäuregruppen, enthalten. Auf diese Weise werden die entsprechenden Gruppen ins Präpolymer eingeführt. It is also possible to use polyamines, such as diamines and / or amino alcohols, for the preparation of the prepolymers (Z.1 .1). Examples which may be mentioned as diamines hydrazine, alkyl or Cycloalkyldiamine such as propylene diamine and 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane and as amino alcohols ethanolamine or diethanolamine. The prepolymers (Z.1 .1) contain anionic and / or anionic groups convertible groups. For the introduction of the groups mentioned, starting compounds can be used in the preparation of the prepolymers (Z.1 .1) which, in addition to groups to be reacted in the preparation of urethane bonds, preferably hydroxyl groups, also contain the abovementioned groups, for example carboxylic acid groups. In this way, the corresponding groups are introduced into the prepolymer.
Als entsprechende Verbindungen zur Einführung der bevorzugten Carbonsäuregruppen kommen, sofern Carboxylgruppen-haltig, Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyole in Betracht. Bevorzugt eingesetzt werden allerdings jedenfalls niedermolekulare Verbindungen, die mindestens eine Carbonsäuregruppe und mindestens eine gegenüber Isocyanatgruppen reaktive funktionelle Gruppe, bevorzugt Hydroxylgruppen, aufweisen. Der Ausdruck„niedermolekulare Verbindung" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass es sich im Gegensatz zu höhermolekularen Verbindungen, insbesondere Polymeren, um solche handelt, denen als vorzugsweise monomeren Verbindungen ein diskretes Molekulargewicht zugeordnet werden kann. Eine niedermolekulare Verbindung ist also insbesondere kein Polymer, denn letztere stellen sich immer als Mischung von Molekülen dar und müssen über mittlere Molekulargewichte beschrieben werden. Vorzugsweise ist unter dem Begriff niedermolekulare Verbindung zu verstehen, dass die entsprechenden Verbindungen ein Molekulargewicht von weniger als 300 g/mol aufweisen. Bevorzugt ist der Bereich von 100 bis 200 g/mol. Suitable compounds for introducing the preferred carboxylic acid groups, if containing carboxyl groups, are polyether polyols and / or polyester polyols. In any case, preference is given to using low molecular weight compounds which have at least one carboxylic acid group and at least one isocyanate-reactive functional group, preferably hydroxyl groups. In the context of the present invention, the expression "low molecular weight compound" is to be understood as meaning, in contrast to relatively high molecular weight compounds, in particular polymers, those to which a discrete molecular weight can be assigned as preferably monomeric compounds, ie a low molecular weight compound is in particular no polymer, since the latter always represent a mixture of molecules and must be described by means of average molecular weights, preferably the term low molecular weight compound to understand that the corresponding compounds have a molecular weight of less than 300 g / mol. Preferably, the range is from 100 to 200 g / mol.
In diesem Sinne bevorzugte Verbindungen sind beispielsweise Monocarbonsäuren enthaltend zwei Hydroxylgruppen wie beispielsweise Dihydroxypropionsäure, Dihydroxybernsteinsäure und Dihydroxybenzoesäure. Ganz besonders sind alpha, alpha Dimethylolalkansäuren wie 2,2-Dimethylolessigsäure, 2,2-Dimethylolpropionsäure, 2,2- Dimethylolbuttersäure und 2,2-Dimethylolpentansäure, insbesondere die 2,2- Dimethylolpropionsäure. Die Präpolymere (Z.1 .1 ) sind also bevorzugt carboxyfunktionell. Sie besitzen, bezogen auf den Festkörper, bevorzugt eine Säurezahl von 10 bis 35 mg KOH/g, insbesondere 15 bis 23 mg KOH/g. Preferred compounds in this sense are, for example, monocarboxylic acids containing two hydroxyl groups, for example dihydroxypropionic acid, dihydroxysuccinic acid and dihydroxybenzoic acid. Especially preferred are alpha, alpha dimethylolalkanoic acids such as 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid and 2,2-dimethylolpentanoic acid, in particular 2,2-dimethylolpropionic acid. The prepolymers (Z.1 .1) are therefore preferably carboxy-functional. They have, based on the solids, preferably an acid number of 10 to 35 mg KOH / g, in particular 15 to 23 mg KOH / g.
Das zahlenmittlere Molekulargewicht der Präpolymere kann breit variieren und liegt beispielsweise im Bereich von 2000 bis 20000 g/mol, bevorzugt von 3500 bis 6000 g/mol (Messmethode siehe Beispielteil). The number-average molecular weight of the prepolymers can vary widely and is for example in the range from 2000 to 20 000 g / mol, preferably from 3500 to 6000 g / mol (measuring method see example part).
Das Präpolymer (Z.1 .1 ) ist Isocyanatgruppen-haltig. Bevorzugt besitzt es, bezogen auf den Festkörper, einen Isocyanatgehalt von 0,5 bis 6,0 Gew.-%, bevorzugt 1 ,0 bis 5,0 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 1 ,5 bis 4,0 Gew.-% (Messmethode sie Beispielteil). The prepolymer (Z.1 .1) is isocyanate group-containing. It preferably has, based on the solids, an isocyanate content of 0.5 to 6.0 wt .-%, preferably 1, 0 to 5.0 wt .-%, particularly preferably 1, 5 to 4.0 wt .-% (Measurement method it sample part).
Da das Präpolymer (Z.1 .1 ) Isocyanatgruppen-haltig ist, wird die Hydroxylzahl des Präpolymers augenscheinlich in der Regel sehr niedrig sein. Bevorzugt ist die Hydroxylzahl des Präpolymers, bezogen auf den Festkörper, kleiner als 15 mg KOH/g, insbesondere kleiner 10 mg KOH/g, nochmals bevorzugt kleiner 5 mg KOH/g (Messmethode siehe Beispielteil). Since the prepolymer (Z.1.1) is isocyanate group-containing, the hydroxyl value of the prepolymer will, as a rule, be very low. The hydroxyl number of the prepolymer, based on the solids, is preferably less than 15 mg KOH / g, in particular less than 10 mg KOH / g, more preferably less than 5 mg KOH / g (measuring method see example).
Die Herstellung der Präpolymere (Z.1 .1 ) kann nach bekannten und etablierten Methoden in Masse oder Lösung erfolgen, insbesondere bevorzugt durch Umsetzung der Ausgangsverbindungen in organischen Lösemitteln, wie bevorzugt Methylethylketon bei Temperaturen von beispielsweise 60 bis 120°C, und gegebenenfalls unter Einsatz von zur Polyurethanherstellung typischen Katalysatoren. Solche Katalysatoren sind dem Fachmann bekannt, ein Beispiel ist Dibutylzinnlaurat. Dabei ist selbstverständlich so vorzugehen, dass das Verhältnis der Ausgangskomponenten so gewählt wird, dass das Produkt, das heißt das Präpolymer (Z.1 .1 ) Isocyanatgruppen enthält. Ebenfalls unmittelbar ersichtlich ist, dass die Lösemittel so ausgewählt werden sollten, dass diese keine unerwünschten Reaktionen mit den funktionellen Gruppen der Ausgangsverbindungen eingehen, gegenüber diesen Gruppen also insoweit inert sind, dass sie nicht die Umsetzung dieser funktionellen Gruppen behindern. Bevorzugt wird die Herstellung bereits in einem wie weiter unten beschriebenen organischen Lösemittel (Z.2) durchgeführt, da dieses ohnehin in der in Stufe (I) des Verfahrens herzustellenden Zusammensetzung (Z) vorhanden sein muss. The preparation of the prepolymers (Z.1 .1) can be carried out by known and established methods in bulk or solution, more preferably by reacting the starting compounds in organic solvents, such as preferably methyl ethyl ketone at temperatures of for example 60 to 120 ° C, and optionally with use from Catalysts typical for polyurethane production. Such catalysts are known to the person skilled in the art, an example being dibutyltin laurate. It is of course to proceed so that the ratio of the starting components is selected so that the product, that is, the prepolymer (Z.1 .1) contains isocyanate groups. It is also immediately apparent that the solvents should be selected so that they do not undergo any undesired reactions with the functional groups of the starting compounds, ie are inert to these groups insofar as they do not hinder the reaction of these functional groups. The preparation is preferably already carried out in an organic solvent (Z.2) as described below, since this must be present in any case in the composition (Z) to be prepared in stage (I) of the process.
Wie bereits oben angegeben, können die im Präpolymer (Z.1 .1 ) vorhandenen in anionische Gruppen überführbare Gruppen anteilig auch als entsprechend anionische Gruppen vorliegen, beispielsweise durch den Einsatz eines Neutralisationsmittels. Auf diese Weise kann die Wasserdispergierbarkeit der Präpolymere (Z.1 .1 ) und damit auch des Intermediats (Z.1 ) eingestellt werden. As already stated above, the groups which can be converted into anionic groups in the prepolymer (Z.1 .1) can also be present proportionally as corresponding anionic groups, for example by the use of a neutralizing agent. In this way, the water-dispersibility of the prepolymers (Z.1 .1) and thus also of the intermediate (Z.1) can be adjusted.
Als Neutralisationsmittel kommen insbesondere die bekannten basischen Neutralisationsmittel wie beispielsweise Carbonate, Hydrogencarbonate oder Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen wie beispielsweise LiOH, NaOH, KOH oder Ca(OH)2 in Betracht. Ebenso zur Neutralisation geeignet sind und im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzt werden organische, stickstoffhaltige Basen wie Amine wie Ammoniak, Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamine, Dimethylanilin, Triphenylamin, Dimethylethanolamin, Methyldiethanolamin oder Triethanolamin sowie deren Mischungen. Suitable neutralizing agents are, in particular, the known basic neutralizing agents, such as, for example, carbonates, bicarbonates or hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, for example LiOH, NaOH, KOH or Ca (OH) 2. Likewise suitable for neutralization and preferably used in the context of the present invention are organic, nitrogen-containing bases such as amines such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, tributylamines, dimethylaniline, triphenylamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine or triethanolamine and mixtures thereof.
Die Neutralisation des Präpolymers (Z.1 .1 ) mit den Neutralisationsmitteln, insbesondere mit den stickstoffhaltigen, organischen Basen, kann nach der Herstellung des Präpolymers in organischer Phase, das heißt in Lösung mit einem organischen Lösemittel, insbesondere einem wie unten beschriebenen Lösemittel (Z.2) erfolgen. Natürlich kann das Neutralisationsmittel auch bereits während beziehungsweise vor Beginn der eigentlichen Polymerisation zugegeben werden, wobei dann beisp die Carbonsäuregruppen-haltigen Ausgangsverbindungen neutralisiert werden. The neutralization of the prepolymer (Z.1 .1) with the neutralizing agents, in particular with the nitrogen-containing, organic bases, after preparation of the prepolymer in the organic phase, that is in solution with an organic solvent, in particular a solvent as described below (Z .2). Of course, the neutralizing agent can already during or before Are added at the beginning of the actual polymerization, then beisp the carboxylic acid group-containing starting compounds are neutralized.
Wenn eine Neutralisation der in anionische Gruppen überführbaren Gruppen, insbesondere der Carbonsäuregruppen, gewünscht wird, kann das Neutralisationsmittel beispielsweise in einer solchen Menge zugesetzt werden, dass ein Anteil von 35 bis 65 % der Gruppen neutralisiert ist (Neutralisationsgrad). Bevorzugt ist ein Bereich von 40 bis 60 % (Berechnungsmethode siehe Beispielteil). If it is desired to neutralize the groups convertible into anionic groups, in particular the carboxylic acid groups, the neutralizing agent may be added, for example, in such an amount that a proportion of 35 to 65% of the groups is neutralized (degree of neutralization). A range of 40 to 60% is preferred (calculation method see example part).
Bevorzugt ist, dass das Präpolymer (Z.1 .1 ) nach seiner Herstellung und vor seinem Einsatz zur Herstellung des Intermediats (Z.1 ) wie beschrieben neutralisiert wird. It is preferred that the prepolymer (Z.1 .1) after its preparation and before its use for the preparation of the intermediate (Z.1) is neutralized as described.
Die hier beschriebene Herstellung des Intermediats (Z.1 ) umfasst die Umsetzung des beschriebenen Präpolymers (Z.1 .1 ) mit mindestens einem, bevorzugt genau einem von einem Polyamin (Z.1 .2) abgeleiteten Polyamin (Z.1 .2a). The preparation of the intermediate (Z.1) described here comprises the reaction of the described prepolymer (Z.1 .1) with at least one, preferably exactly one polyamine (Z.1.2a) derived from a polyamine (Z.1.2) ,
Das Polyamin (Z.1 .2a) enthält zwei maskierte primäre Aminogruppen und ein oder zwei freie sekundäre Aminogruppen. The polyamine (Z.1.2a) contains two masked primary amino groups and one or two free secondary amino groups.
Unter maskierten Aminogruppen sind bekanntermaßen solche zu verstehen, in denen die an sich in freien Aminogruppen vorhandenen Wasserstoffreste am Stickstoff durch reversible Umsetzung mit einem Maskierungsmittel subsituiert sind. Aufgrund der Maskierung können die Aminogruppen nicht wie freie Aminogruppen über Kondensationsoder Additionsreaktionen umgesetzt werden, sind also in dieser Hinsicht nicht reaktiv und unterscheiden sich damit von freien Aminogruppen. Erst die Wiederentfernung des reversibel angelagerten Maskierungsmittels, wodurch wiederum die freien Aminogruppen entstehen, ermöglicht dann augenscheinlich die an sich bekannten Reaktionen der Aminogruppen. Das Prinzip ähnelt damit dem Prinzip der auf dem Gebiet der Polymerchemie ebenfalls bekannten blockierten beziehungsweise maskierten Isocyanate. Die primären Aminogruppen des Polyamins (Z.1 .2a) können mit den an sich bekannten Maskierungsmitteln maskiert sein, beispielsweise mit Ketonen und/oder Aldehyden. Bei einer solchen Maskierung entstehen dann also unter Freisetzung von Wasser Ketimine und/oder Aldemine, welche keine Stickstoff-Wasserstoff-Bindungen mehr enthalten, sodass keine typischen Kondensations- oder Additionsreaktionen einer Aminogruppe mit einer weiteren funktionellen Gruppe wie einer Isocyanatgruppe stattfinden können. As is known, masked amino groups are to be understood as those in which the hydrogen radicals, which are present in free amino groups, are substituted on the nitrogen by reversible reaction with a masking agent. Due to the masking, the amino groups can not be reacted as free amino groups via condensation or addition reactions, so are not reactive in this regard and thus differ from free amino groups. Only the removal again of the reversibly attached masking agent, which in turn gives rise to the free amino groups, then evidently allows the known per se reactions of the amino groups. The principle thus resembles the principle of blocked or masked isocyanates likewise known in the field of polymer chemistry. The primary amino groups of the polyamine (Z.1.2a) can be masked with the masking agents known per se, for example with ketones and / or aldehydes. With such a masking, ketimines and / or aldemines, which do not contain any nitrogen-hydrogen bonds, are then formed with liberation of water, so that no typical condensation or addition reactions of an amino group with another functional group, such as an isocyanate group, can take place.
Reaktionsbedingungen zur Herstellung eines solchen maskierten primären Amins, beispielsweise eines Ketimins, sind bekannt. So kann beispielsweise unter Zuführung von Wärme zu einer Mischung eines primären Amins mit einem Überschuss eines Ketons, welches gleichzeitig als Lösemittel für das Amin fungiert, eine entsprechende Maskierung realisiert werden. Bevorzugt wird das anfallende Reaktionswasser während der Reaktion entfernt, um die ansonsten mögliche Rückreaktion (Demaskierung) der reversiblen Maskierung zu verhindern. Auch die Reaktionsbedingungen für eine Demaskierung von maskierten primären Aminogruppen sind an sich bekannt. So ist beispielsweise bereits die Überführung eines maskierten Amins in die wässrige Phase ausreichend, um durch den dann bestehenden Konzentrationsdruck des Wassers das Gleichgewicht wieder auf die Seite der Demaskierung zu verschieben und dadurch unter Verbrauch von Wasser freie primäre Aminogruppen sowie ein freies Keton zu erzeugen. Reaction conditions for preparing such a masked primary amine, for example a ketimine, are known. Thus, for example, with the addition of heat to a mixture of a primary amine with an excess of a ketone, which simultaneously acts as a solvent for the amine, a corresponding masking can be realized. Preferably, the resulting water of reaction is removed during the reaction to prevent the otherwise possible reverse reaction (unmasking) of the reversible masking. Also, the reaction conditions for unmasking masked primary amino groups are known per se. Thus, for example, the conversion of a masked amine into the aqueous phase is sufficient to shift the equilibrium back to the side of the unmasking by the then existing concentration pressure of the water, thereby producing primary amino groups free of water and a free ketone.
Aus oben Gesagtem folgt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung eindeutig zwischen maskierten und freien Aminogruppen unterschieden wird. Wird allerdings eine Aminogruppe weder als maskiert noch als frei spezifiziert, ist hierunter eine freie Aminogruppe zu verstehen. From the above it follows that in the context of the present invention a distinction is made between masked and free amino groups. However, if an amino group is neither specified as masked nor free, this is to be understood as a free amino group.
Bevorzugte Maskierungsmittel zur Maskierung der primären Aminogruppen des Polyamins (Z.1 .2a) sind Ketone. Unter den Ketonen sind solche besonders bevorzugt, bei denen es sich um ein wie weiter unten beschriebenes organisches Lösemittel (Z.2) handelt. Denn diese Lösemittel (Z.2) müssen ohnehin in der in Stufe (I) des Verfahrens herzustellenden Zusammensetzung (Z) vorhanden sein. Bereits oben angegeben ist, dass die Herstellung entsprechender mit einem Keton maskierter primärer Amine besonders gut in einem Überschuss des Ketons gelingt. Durch den Einsatz von Ketonen (Z.2) zur Maskierung kann also der entsprechend bevorzugte Herstellungsprozess von maskierten Aminen zur Anwendung kommen, ohne dass das gegebenenfalls ungewünschte Maskierungsmittel aufwendig abgetrennt werden muss. Stattdessen kann die Lösung des maskierten Amins direkt eingesetzt werden, um das Intermediat (Z.1 ) herzustellen. Bevorzugte Maskierungsmittel sind Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diisopropylketon, Cyclopentanon oder Cyclohexanon, besonders bevorzugt sind die Ketone (Z.2) Methylethylketon und Methylisobutylketon. Die bevorzugte Maskierung mit Ketonen und/oder Aldehyden, insbesondere Ketonen und die dabei erfolgende Herstellung von Ketiminen und/oder Aldiminen hat zudem den Vorteil, dass selektiv primäre Aminogruppen maskiert werden. Vorhandene sekundäre Aminogruppen können augenscheinlich nicht maskiert werden und bleiben damit frei. Daher kann ein Polyamin (Z.1 .2a), welches neben den zwei maskierten primären Aminogruppen auch ein oder zwei freie sekundäre Aminogruppen enthält, problemlos über die genannten bevorzugten Maskierungsreaktionen aus einem Polyamin (Z.1 .2), welches freie sekundäre und primäre Aminogruppen enthält, hergestellt werden. Preferred masking agents for masking the primary amino groups of the polyamine (Z.1.2a) are ketones. Among the ketones, particularly preferred are those which are an organic solvent (Z.2) as described below. For these solvents (Z.2) must be present anyway in the composition (Z) to be prepared in step (I) of the process. Already stated above, that the production of corresponding with a ketone masked primary amines succeed particularly well in an excess of the ketone. The use of ketones (Z.2) for masking therefore makes it possible to use the correspondingly preferred production process of masked amines without the possibly undesired masking agent having to be removed in a complicated manner. Instead, the masked amine solution can be used directly to prepare the intermediate (Z.1). Preferred masking agents are acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisopropyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone, particularly preferably the ketones (Z.2) are methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone. The preferred masking with ketones and / or aldehydes, in particular ketones, and the resulting production of ketimines and / or aldimines also has the advantage that selectively primary amino groups are masked. Existing secondary amino groups apparently can not be masked and thus remain free. Therefore, a polyamine (Z.1.2a), which also contains one or two free secondary amino groups in addition to the two masked primary amino groups, easily via the said preferred masking reactions of a polyamine (Z.1 .2), which free secondary and primary Contains amino groups can be prepared.
Die Polyamine (Z.1 .2a) können durch Maskierung der primären Aminogruppen von Polyaminen (Z.1 .2) enthaltend zwei primäre Aminogruppen und ein oder zwei sekundäre Aminogruppen hergestellt werden. In Frage kommen letztlich alle an sich bekannten aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen (gemischt aliphatisch-aromatischen) Polyamine (Z.1 .2) mit zwei primären Aminogruppen und einer oder zwei sekundären Aminogruppen. Dies bedeutet, dass neben den genannten Aminogruppen an sich beliebige aliphatische, aromatische oder araliphatische Gruppen vorhanden sein können. Beispielsweise möglich sind einbindige Gruppen, die als endständige Gruppen an einer sekundären Aminogruppe angeordnet sind, oder zweibindige Gruppen, die zwischen zwei Aminogruppen angeordnet sind. Als aliphatisch werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle organischen Gruppen bezeichnet, die nicht aromatisch sind. Beispielsweise kann es sich bei den neben den genannten Aminogruppen vorhandenen Gruppen um aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen handeln, das heißt Gruppen, die ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und nicht aromatisch sind. Diese aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen können linear, verzweigt oder cyclisch sein, wobei sie gesättigt oder ungesättigt sein können. Natürlich können diese Gruppen auch sowohl cyclische und lineare oder verzweigte Anteile enthalten. Möglich ist auch, dass aliphatische Gruppen Heteroatome enthalten, insbesondere in Form von verbrückenden Gruppen wie Ether-, Ester-, Amid- und/oder Urethangruppen. Mögliche aromatische Gruppen sind ebenfalls bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Bevorzugt ist, dass die Polyamine (Z.1 .2a) zwei maskierte primäre Aminogruppen und ein oder zwei freie sekundäre Aminogruppen besitzen und sie als primäre Aminogruppen ausschließlich maskierte primäre Aminogruppen und als sekundäre Aminogruppen ausschließlich freie sekundäre Aminogruppen besitzen. Bevorzugt besitzen die Polyamine (Z.1 .2a) insgesamt drei oder vier Aminogruppen, wobei diese ausgewählt sind aus der Gruppe der maskierten primären Aminogruppen und der freien sekundären Aminogruppen. The polyamines (Z.1.2a) can be prepared by masking the primary amino groups of polyamines (Z.1.2) containing two primary amino groups and one or two secondary amino groups. In question, finally, all known aliphatic, aromatic or araliphatic (mixed aliphatic-aromatic) polyamines (Z.1 .2) having two primary amino groups and one or two secondary amino groups. This means that, in addition to the amino groups mentioned, any desired aliphatic, aromatic or araliphatic groups can be present. For example, monovalent groups arranged as terminal groups on a secondary amino group or divalent groups arranged between two amino groups are possible. For the purposes of the present invention, aliphatic is understood as meaning all organic groups which are not aromatic. For example, it may be in addition to the groups mentioned above are aliphatic hydrocarbon groups, that is groups which consist exclusively of carbon and hydrogen and are not aromatic. These aliphatic hydrocarbon groups may be linear, branched or cyclic, which may be saturated or unsaturated. Of course, these groups may also contain both cyclic and linear or branched portions. It is also possible that aliphatic groups contain heteroatoms, in particular in the form of bridging groups such as ether, ester, amide and / or urethane groups. Possible aromatic groups are also known and require no further explanation. It is preferred that the polyamines (Z.1 .2a) have two masked primary amino groups and one or two free secondary amino groups and they have as primary amino groups exclusively masked primary amino groups and as secondary amino groups exclusively free secondary amino groups. Preferably, the polyamines (Z.1.2a) have a total of three or four amino groups, these being selected from the group of the masked primary amino groups and the free secondary amino groups.
Ganz besonders bevorzugte Polyamine (Z.1 .2a) sind solche, die aus zwei maskierten primären Aminogruppen, ein oder zwei freien sekundären Aminogruppen sowie aliphatisch-gesättigten Kohlenwasserstoffgruppen bestehen. Very particularly preferred polyamines (Z.1.2a) are those which consist of two masked primary amino groups, one or two free secondary amino groups and aliphatic-saturated hydrocarbon groups.
Analoge bevorzugte Ausführungsformen gelten für die Polyamine (Z.1 .2), wobei in diesen dann statt maskierten primären Aminogruppen freie primäre Aminogruppen vorhanden sind. Analogous preferred embodiments apply to the polyamines (Z.1 .2), in which then instead of masked primary amino groups free primary amino groups are present.
Beispiele von bevorzugten Polyaminen (Z.1 .2), aus denen auch durch Maskierung der primären Aminogruppen Polyamine (Z.1 .2a) hergestellt werden können, sind Diethylentriamin, 3-(2-Aminoethyl)aminopropylamin, Dipropylentriamin sowie N1 -(2-(4-(2- Aminoethyl)piperazin-1 -yl)ethyl)ethane-1 ,2-diamin (eine sekundäre Aminogruppe, zwei zu blockierende primäre Aminogruppen) und Triethylentetramin sowie N,N'-Bis(3- aminopropyl)-ethylendiamin (zwei sekundäre Aminogruppen, zwei zu blockierende primäre Aminogruppen). Examples of preferred polyamines (Z.1.2) from which polyamines (Z.1.2a) can also be prepared by masking the primary amino groups are diethylenetriamine, 3- (2-aminoethyl) aminopropylamine, dipropylenetriamine and N1- (2 (4- (2-aminoethyl) piperazin-1-yl) ethyl) ethane-1,2-diamine (one secondary amino group, two primary amino groups to be blocked) and triethylenetetramine and N, N'-bis (3-amino) aminopropyl) ethylenediamine (two secondary amino groups, two primary amino groups to be blocked).
Dem Fachmann ist klar, dass schon aus rein synthesetechnischen Gründen nicht immer ein theoretisch-idealisierter quantitativer Umsatz bei der Maskierung von primären Aminogruppen stattfinden kann. Wird beispielweise eine bestimmte Menge eines Polyamins maskiert, kann bei der Maskierung beispielsweise ein Anteil von 95 mol-% oder mehr der primären Aminogruppen maskiert werden (IR-spektroskopisch bestimmbar, vergleiche Beispielteil). Besitzt ein Polyamin im nicht maskierten Zustand beispielsweise zwei freie primäre Aminogruppen und werden die primären Aminogruppen einer bestimmten Menge dieses Amins dann maskiert, so wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung angegeben, dass dieses Amin zwei maskierte primäre Aminogruppen aufweist, wenn ein Anteil von mehr als 95 mol-% der in der eingesetzten Menge vorhandenen primären Aminogruppen maskiert sind. Dies ist einerseits der schon genannten Tatsache, dass synthesetechnisch nicht immer ein quantitativer Umsatz realisiert werden kann, geschuldet. Andererseits bedeutet die Tatsache, dass mehr als 95 mol-% der primären Aminogruppen maskiert sind, dass der größte Anteil der Gesamtmenge der zur Maskierung eingesetzten Amine tatsächlich ausschließlich maskierte primäre Aminogruppen, nämlich genau zwei maskierte primäre Aminogruppen, enthält. It is clear to the person skilled in the art that, for purely synthesis-technical reasons, it is not always possible for a theoretically idealized quantitative conversion to take place in the masking of primary amino groups. If, for example, a specific amount of a polyamine is masked, a proportion of 95 mol% or more of the primary amino groups can be masked during masking (determinable by IR spectroscopy, cf. Example). For example, if a polyamine in the unmasked state has two free primary amino groups and the primary amino groups of a given amount of this amine are then masked, it is stated in the present invention that this amine has two masked primary amino groups when greater than 95% mol% of the primary amino groups present in the amount used are masked. On the one hand, this is due to the already mentioned fact that synthesis technology can not always achieve a quantitative turnover. On the other hand, the fact that more than 95 mol% of the primary amino groups are masked means that the largest proportion of the total amount of amines used for masking actually contains exclusively masked primary amino groups, namely exactly two masked primary amino groups.
Die Herstellung des Intermediats (Z.1 ) umfasst die Umsetzung des Präpolymers (Z.1 .1 ) mit dem Polyamin (Z.1 .2a) durch Additionsreaktion von Isocyanatgruppen aus (Z.1 .1 ) mit freien sekundären Aminogruppen aus (Z.1 .2a). Diese an sich bekannte Umsetzung führt dann zur Anbindung des Polyamins (Z.1 .2a) an das Präpolymer (Z.1 .1 ) unter Ausbildung von Harnstoffbindungen, wodurch letztlich das Intermediat (Z.1 ) gebildet wird. Es versteht sich von selbst, dass bei der Herstellung des Intermediats (Z.1 ) bevorzugt also keine anderen Amine mit freien oder maskierten sekundären oder freien oder maskierten primären Aminogruppen eingesetzt werden. Die Herstellung des Intermediats (Z.1 ) kann nach bekannten und etablierten Methoden in Masse oder Lösung erfolgen, insbesondere bevorzugt durch Umsetzung von (Z.1 .1 ) mit (Z.1 .2a) in organischen Lösemitteln. Unmittelbar ersichtlich ist, dass die Lösemittel so ausgewählt werden sollten, dass diese keine unerwünschten Reaktionen mit den funktionellen Gruppen der Ausgangsverbindungen eingehen, sich gegenüber diesen Gruppen also inert oder weitgehend inert verhalten. Bevorzugt wird als Lösemittel bei der Herstellung zumindest anteilig bereits ein wie weiter unten beschriebenes organisches Lösemittel (Z.2), insbesondere Methylethylketon, eingesetzt, da dieses ohnehin in der in Stufe (I) des Verfahrens herzustellenden Zusammensetzung (Z) vorhanden sein muss. Dabei wird bevorzugt eine Lösung eines Präpolymers (Z.1 .1 ) in einem Lösemittel (Z.2) mit einer Lösung eines Polyamins (Z.1 .2a) in einem Lösemittel (Z.2), vermischt, wobei die beschriebene Umsetzung stattfinden kann. The preparation of the intermediate (Z.1) comprises the reaction of the prepolymer (Z.1.1) with the polyamine (Z.1.2a) by addition reaction of isocyanate groups (Z.1.1) with free secondary amino groups (Z. .1 .2a). This reaction, which is known per se, then leads to the binding of the polyamine (Z.1 .2a) to the prepolymer (Z.1 .1) to form urea bonds, whereby ultimately the intermediate (Z.1) is formed. It goes without saying that in the preparation of the intermediate (Z.1) preferably no other amines with free or masked secondary or free or masked primary amino groups are used. The preparation of the intermediate (Z.1) can be carried out by known and established methods in bulk or solution, in particular preferably by reaction of (Z.1 .1) with (Z.1.2a) in organic solvents. It is immediately apparent that the solvents should be selected such that they do not undergo any undesired reactions with the functional groups of the starting compounds, ie that they are inert or largely inert towards these groups. The solvent used in the preparation is preferably at least partly an organic solvent (Z.2), in particular methyl ethyl ketone, as described below, since this must be present in any case in the composition (Z) to be prepared in step (I) of the process. In this case, a solution of a prepolymer (Z.1 .1) in a solvent (Z.2) is preferably mixed with a solution of a polyamine (Z.1 .2a) in a solvent (Z.2), the reaction described taking place can.
Natürlich kann das so hergestellte Intermediat (Z.1 ) bei oder nach der Herstellung mit schon oben beschriebenen Neutralisationsmitteln auf die ebenfalls oben für das Präpolymer (Z.1 .1 ) beschriebene Weise neutralisiert werden. Bevorzugt ist aber, dass das Präpolymer (Z.1 .1 ) bereits in wie oben beschriebener Art vor seinem Einsatz zur Herstellung des Intermediats (Z.1 ) neutralisiert wird, sodass eine Neutralisierung bei oder nach der Herstellung von (Z.1 ) nicht mehr relevant ist. In einem solchen Fall ist also der Neutralisationsgrad des Präpolymers (Z.1 .1 ) mit dem Neutralisationsgrad des Intermediats (Z.1 ) gleichzusetzen. Erfolgt im Rahmen des Verfahrens überhaupt keine weitere Zugabe von Neutralisationsmitteln, so ist demnach auch der Neutralisationsgrad der in den schließlich hergestellten erfindungsgemäßen Dispersionen (PD) enthaltenen Polymeren mit dem Neutralisationsgrad des Präpolymers (Z.1 .1 ) gleichzusetzen. Of course, the intermediate (Z.1) prepared in this way can be neutralized during or after the preparation with neutralizing agents already described above in the manner also described above for the prepolymer (Z.1 .1). However, it is preferred that the prepolymer (Z.1 .1) is already neutralized in the manner described above prior to its use for the preparation of the intermediate (Z.1), so that neutralization during or after the preparation of (Z.1) is not is more relevant. In such a case, the degree of neutralization of the prepolymer (Z.1 .1) must be equated with the degree of neutralization of the intermediate (Z.1). If no further addition of neutralizing agents is carried out in the course of the process, the degree of neutralization of the polymers present in the finally prepared inventive dispersions (PD) must be equated with the degree of neutralization of the prepolymer (Z.1 .1).
Das Intermediat (Z.1 ) besitzt maskierte primäre Aminogruppen. Dies ist augenscheinlich dadurch zu erreichen, dass bei der Umsetzung des Präpolymers (Z.1 .1 ) und des Polyamins (Z.1 .2a) die freien sekundären Aminogruppen zur Reaktion gebracht werden, jedoch die maskierten primären Aminogruppen nicht umgesetzt werden. Denn wie schon oben beschrieben wird durch die Maskierung erreicht, dass keine typischen Kondensations- oder Additionsreaktionen mit weiteren funktionellen Gruppen wie Isocyanatgruppen stattfinden können. Selbstverständlich bedeutet dies, dass die Bedingungen bei der Umsetzung so zu wählen sind, dass die maskierten Aminogruppen auch maskiert bleiben, um hierdurch ein Intermediat (Z.1 ) bereitzustellen. Entsprechende Bedingungen weiß der Fachmann einzustellen und werden beispielsweise durch die ohnehin bevorzugte Reaktion in organischen Lösemitteln realisiert. The intermediate (Z.1) has masked primary amino groups. This is evidently achieved by reacting the prepolymer (Z.1.1) and the polyamine (Z.1.2a) to react the free secondary amino groups, but not to react the masked primary amino groups. As already described above, masking ensures that no typical condensation or addition reactions with other functional groups such as isocyanate groups can take place. Of course, this means that the conditions in the reaction are to be chosen so that the masked amino groups remain masked, thereby providing an intermediate (Z.1). Appropriate The expert knows how to adjust conditions and is realized, for example, by the already preferred reaction in organic solvents.
Das Intermediat (Z.1 ) ist Isocyanatgruppen-haltig. Demnach muss bei der Umsetzung von (Z.1 .1 ) und (Z.1 .2a) das Verhältnis dieser Komponenten selbstverständlich so gewählt werden, dass das Produkt, das heißt das Intermediat (Z.1 ), Isocyanatgruppen enthält. The intermediate (Z.1) is isocyanate group-containing. Accordingly, in the reaction of (Z.1 .1) and (Z.1.2a), the ratio of these components must, of course, be chosen so that the product, ie the intermediate (Z.1), contains isocyanate groups.
Da wie oben beschrieben bei der Umsetzung von (Z.1 .1 ) mit (Z.1 .2a) freie sekundäre Aminogruppen mit Isocyanatgruppen umgesetzt werden, die primären Aminogruppen aber aufgrund der Maskierung nicht umgesetzt werden, ist damit zunächst unmittelbar klar, dass bei dieser Umsetzung das molare Verhältnis von Isocyanatgruppen von (Z.1 .1 ) zu freien sekundären Aminogruppen von (Z.1 .2a) größer 1 sein muss. Dieses Merkmal ergibt sich implizit, nichtsdestotrotz eindeutig und unmittelbar aus dem erfindungswesentlichen Merkmal, dass das Intermediat (Z.1 ) Isocyanatgruppen-haltig ist. Bevorzugt ist allerdings, dass bei der Umsetzung ein wie folgt definierter Überschuss an Isocyanatgruppen vorliegt. Die molaren Mengen (n) von Isocyanatgruppen, freien sekundären Aminogruppen und maskierten primären Aminogruppen genügen in dieser bevorzugten Ausführungsform der folgenden Bedingung: [ n (Isocyanatgruppen von (Z.1 .1 )) - n (freie sekundäre Aminogruppen von (Z.1 .2a)) ] / n (maskierte primäre Aminogruppen von (Z.1 .2a)) = 1 ,2/1 bis 4/1 , bevorzugt 1 ,5/1 bis 3/1 , ganz besonders bevorzugt 1 ,8/1 bis 2,2/1 , nochmals bevorzugt 2/1 . Since, as described above, in the reaction of (Z.1.1) with (Z.1.2a) free secondary amino groups are reacted with isocyanate groups, but the primary amino groups are not reacted due to the masking, it is immediately immediately clear that this reaction, the molar ratio of isocyanate groups of (Z.1 .1) to free secondary amino groups of (Z.1 .2a) must be greater than 1. This feature implicitly, nevertheless, clearly and directly results from the feature essential to the invention that the intermediate (Z.1) contains isocyanate groups. However, it is preferred that in the reaction there is an excess of isocyanate groups as defined below. The molar amounts of isocyanate groups, free secondary amino groups and masked primary amino groups in this preferred embodiment satisfy the following condition: [n (isocyanate groups of (Z.1.1)) -n (free secondary amino groups of (Z.1. 2a))] / n (masked primary amino groups of (Z.1.2a)) = 1, 2/1 to 4/1, preferably 1, 5/1 to 3/1, very particularly preferably 1, 8/1 to 2.2 / 1, more preferably 2/1.
In diesen bevorzugten Ausführungsformen besitzt das Intermediat (Z.1 ), welches durch Umsetzung von Isocyanatgruppen von (Z.1 .1 ) mit den freien sekundären Aminogruppen von (Z.1 .2a) entsteht, im Verhältnis zu den maskierten primären Aminogruppen einen Überschuss von Isocyanatgruppen. Dies wird letztlich dadurch erreicht, dass das molare Verhältnis von Isocyanatgruppen von (Z.1 .1 ) zu der Gesamtmenge von freien sekundären Aminogruppen und maskierten primären Aminogruppen von (Z.1 .2a) so groß gewählt wird, dass auch nach der Herstellung von (Z.1 ) und dem entsprechenden Verbrauch von Isocyanatgruppen durch die Umsetzung mit den freien sekundären Aminogruppen ein entsprechender Überschuss der Isocyanatgruppen verbleibt. Hat beispielsweise das Polyamin (Z.1 .2a) eine freie sekundäre Aminogruppe und zwei maskierte primäre Aminogruppen, so wird das molare Verhältnis zwischen den Isocyanatgruppen von (Z.1 .1 ) zu dem Polyamin (Z.1 .2a) in der ganz besonders bevorzugten Ausführungsform mit 5/1 eingestellt. Der Verbrauch von einer Isocyanatgruppe bei der Umsetzung mit der freien sekundären Aminogruppe würde dann bedeuten, dass für die oben genannte Bedingung 4/2 (beziehungsweise 2/1 ) realisiert ist. In these preferred embodiments, the intermediate (Z.1) formed by reacting isocyanate groups of (Z.1.1) with the free secondary amino groups of (Z.1.2a) has an excess relative to the masked primary amino groups of isocyanate groups. This is ultimately achieved by selecting the molar ratio of isocyanate groups of (Z.1.1) to the total amount of free secondary amino groups and masked primary amino groups of (Z.1.2a) to be such that even after the preparation of (Z.1) and the corresponding consumption of isocyanate groups by the reaction with the free secondary amino groups remains a corresponding excess of the isocyanate groups. For example, if the polyamine (Z.1.2a) has a free secondary amino group and two masked primary amino groups, the molar ratio between the isocyanate groups of (Z.1.1) to the polyamine (Z.1.2a) in the whole particularly preferred embodiment set with 5/1. The consumption of an isocyanate group in the reaction with the free secondary amino group would then mean that for the above-mentioned condition 4/2 (or 2/1) is realized.
Der Anteil des Intermediats (Z.1 ) beträgt von 15 bis 65 Gew.-%, bevorzugt von 25 bis 60 Gew.-%, nochmals bevorzugt von 30 bis 55 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von 35 bis 52,5 Gew.-% und in einer ganz besonderen Ausführungsform von 40 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung (Z). The proportion of the intermediate (Z.1) is from 15 to 65 wt .-%, preferably from 25 to 60 wt .-%, more preferably from 30 to 55 wt .-%, particularly preferably from 35 to 52.5 wt. -% and in a very particular embodiment from 40 to 50 wt .-%, each based on the total amount of the composition (Z).
Die Bestimmung des Anteils eines Intermediats (Z.1 ) kann wie folgt durchgeführt werden: Es wird der Festkörper einer Mischung, die neben dem Intermediat (Z.1 ) lediglich organische Lösemittel enthält, bestimmt (Messmethode zur Bestimmung des Festkörpers (auch Festkörpergehalt oder Feststoffgehalt genannt) siehe Beispielteil). Der Festkörper entspricht dann der Menge des Intermediats (Z.1 ). Durch Berücksichtigung des Festkörpers der Mischung kann damit der Anteil des Intermediats (Z.1 ) an der Zusammensetzung (Z) ermittelt beziehungsweise festgelegt werden. Da das Intermediat (Z.1 ) bevorzugt ohnehin in einem organischen Lösemittel hergestellt wird, nach der Herstellung also ohnehin in einer Mischung vorliegt, die neben dem Intermediat lediglich organische Lösemittel enthält, ist dies die Methode der Wahl. The determination of the proportion of an intermediate (Z.1) can be carried out as follows: The solid of a mixture which contains only organic solvents in addition to the intermediate (Z.1) is determined (measurement method for determination of the solid (also solids content or solids content) called) see example). The solid then corresponds to the amount of the intermediate (Z.1). By taking into account the solids of the mixture, the proportion of the intermediate (Z.1) in the composition (Z) can thus be determined or determined. Since the intermediate (Z.1) is preferably already produced in an organic solvent, that is to say it is anyway present in a mixture after preparation, which contains only organic solvents in addition to the intermediate, this is the method of choice.
Die Zusammensetzung (Z) enthält zudem mindestens ein spezielles organisches Lösemittel (Z.2). The composition (Z) also contains at least one special organic solvent (Z.2).
Die Lösemittel (Z.2) besitzen bei einer Temperatur von 20°C eine Löslichkeit in Wasser von höchstens 38 Gew.-% (Messmethode siehe Beispielteil). Bevorzugt ist die Löslichkeit in Wasser bei einer Temperatur von 20°C kleiner 30 Gew.-%. Ein bevorzugter Bereich ist von 1 bis 30 Gew.-%. Demzufolge besitzt das Lösemittel (Z.2) eine eher moderate Löslichkeit in Wasser, ist insbesondere nicht vollständig mischbar mit Wasser beziehungsweise besitzt keine unbegrenzte Löslichkeit in Wasser. Vollständig mischbar mit Wasser ist ein Lösemittel dann, wenn es in beliebigen Verhältnissen mit Wasser vermischt werden kann, ohne dass es zu einer Entmischung, das heißt Zweiphasenbildung kommt. The solvents (Z.2) have a solubility in water of not more than 38% by weight at a temperature of 20 ° C. (measuring method see example part). Preferably, the solubility in water at a temperature of 20 ° C is less than 30 wt .-%. A preferred range is from 1 to 30% by weight. Accordingly, the solvent (Z.2) has a rather moderate solubility in water, in particular is not completely miscible with water or has no unlimited solubility in water. Fully miscible with water is a solvent when it can be mixed in any proportions with water, without causing a segregation, that is two-phase formation.
Beispiele von Lösemitteln (Z.2) sind Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diisobutylketon, Diethylether, Dibutylether, Dipropylenglykoldimethylether, Ethylenglykoldiethylether, Toluol, Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Propylencarbonat, Cyclohexanon oder Gemische dieser Lösemittel. Bevorzugt ist Methylethylketon, welches bei 20°C eine Löslichkeit in Wasser von 24 Gew.-% aufweist. Examples of solvents (Z.2) are methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, diethyl ether, dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, toluene, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, propylene carbonate, cyclohexanone or mixtures of these solvents. Preference is given to methyl ethyl ketone, which at 20 ° C has a solubility in water of 24 wt .-%.
Keine Lösemittel (Z.2) sind damit Lösemittel wie Aceton, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Ethyl- 2-pyrrolidon, Tetrahydrofuran, Dioxan, N-Formylmorpholin, Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid. No solvents (Z.2) are thus solvents such as acetone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, dioxane, N-formylmorpholine, dimethylformamide or dimethylsulfoxide.
Durch die Auswahl der speziellen Lösemittel (Z.2) mit nur begrenzter Wasserlöslichkeit wird insbesondere erreicht, dass bei der in Schritt (II) des Verfahrens erfolgenden Dispergierung der Zusammensetzung (Z) in wässriger Phase nicht direkt eine homogene Lösung gebildet werden kann. Es wird angenommen, dass die stattdessen vorliegende Dispersion ermöglicht, dass die unter Schritt (II) stattfindenden Vernetzungsreaktionen (Additionsreaktionen von freien primären Aminogruppen und Isocyanatgruppen unter Bildung von Harnstoffbindungen) in eingeschränkten Volumen ablaufen, wodurch letztlich die Bildung der wie oben definierten Mikropartikel ermöglicht wird. Bevorzugte Lösemittel (Z.2) besitzen neben der beschriebenen Wasserlöslichkeit einen Siedepunkt von höchstens 120°C, besonders bevorzugt von höchstens 90°C (bei Normaldruck, das heißt 1 ,013 bar). Dies hat Vorteile bei dem weiter unten beschriebenen Schritt (III) des Verfahrens, das heißt der zumindest teilweisen Entfernung des mindestens einen organischen Lösemittels (Z.2) aus der Dispersion, die in Schritt (II) des Verfahrens hergestellt wird. Denn augenscheinlich können bei Einsatz der in diesem Sinne bevorzugten Lösemittel (Z.2) diese Lösemittel beispielsweise destillativ entfernt werden, ohne das gleichzeitig signifikante Mengen des in Schritt (II) des Verfahrens eingebrachten Wassers entfernt werden. Somit entfällt beispielsweise das aufwendige Nachgeben von Wasser zum Erhalt des wässrigen Charakters der Dispersion (PD). The selection of the special solvents (Z.2) with only limited solubility in water achieves, in particular, that a homogeneous solution can not be formed directly in the aqueous phase in the dispersion of the composition (Z) in step (II) of the process. It is believed that the present dispersion allows the crosslinking reactions (addition reactions of free primary amino groups and isocyanate groups to form urea linkages) proceeding under step (II) to proceed in limited volumes, ultimately allowing the formation of the microparticles as defined above. Preferred solvents (Z.2) in addition to the described water solubility have a boiling point of at most 120 ° C, more preferably of at most 90 ° C (at atmospheric pressure, that is 1, 013 bar). This has advantages in the below-described step (III) of the process, that is to say the at least partial removal of the at least one organic solvent (Z.2) from the dispersion which is prepared in step (II) of the process. Evidently, when using the solvent (Z.2) preferred in this sense, these solvents can be removed, for example, by distillation be removed without the simultaneous significant amounts of the introduced in step (II) of the process water. Thus, for example, eliminates the costly yielding of water to obtain the aqueous character of the dispersion (PD).
Der Anteil des mindestens einen organischen Lösemittels (Z.2) beträgt von 35 bis 85 Gew.-%, bevorzugt von 40 bis 75 Gew.-%, nochmals bevorzugt von 45 bis 70 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von 47,5 bis 65 Gew.-% und in einer ganz besonderen Ausführungsform von 50 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung (Z). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass durch die gezielte Kombination eines wie oben spezifizierten Anteils des Intermediats (Z.1 ) an der Zusammensetzung (Z) und der Auswahl der speziellen Lösemittel (Z.2) nach den in der Folge beschriebenen Schritten (II) und (III) Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersionen bereitgestellt werden können, die Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel mit der erforderlichen Teilchengröße enthalten, die zudem den erforderlichen Gelanteil aufweisen. The proportion of the at least one organic solvent (Z.2) is from 35 to 85 wt .-%, preferably from 40 to 75 wt .-%, more preferably from 45 to 70 wt .-%, particularly preferably from 47.5 to 65 wt .-% and in a very particular embodiment of 50 to 60 wt .-%, each based on the total amount of the composition (Z). In the context of the present invention, it has been found that by the specific combination of a proportion of the intermediate (Z.1) as specified above in the composition (Z) and the selection of the specific solvents (Z.2) according to the steps described below (II) and (III) can be provided polyurethane-polyurea dispersions containing polyurethane-polyurea particles with the required particle size, which also have the required gel content.
Die beschriebenen Komponenten (Z.1 ) und (Z.2) machen in Summe bevorzugt mindestens 90 Gew.-% der Zusammensetzung (Z) aus. Bevorzugt machen die beiden Komponenten mindestens 95 Gew.-%, insbesondere mindestens 97,5 Gew.-% der Zusammensetzung (Z) aus. Ganz besonders bevorzugt besteht die Zusammensetzung (Z) aus diesen beiden Komponenten. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass im Falle des Einsatzes von wie oben beschriebenen Neutralisationsmitteln diese Neutralisationsmittel bei der Berechnung der Menge eines Intermediats (Z.1 ) dem Intermediat zugerechnet werden. Denn in diesem Fall besitzt das Intermediat (Z.1 ) jedenfalls anionische Gruppen, die auf den Einsatz des Neutralisationsmittels zurückgehen. Das nach der Bildung dieser anionischen Gruppen vorhandene Kation wird demzufolge ebenfalls dem Intermediat zugerechnet. Sofern die Zusammensetzung (Z) neben den Komponenten (Z.1 ) und (Z.2) noch andere Komponenten enthält, handelt es sich hierbei bevorzugt lediglich um organische Lösemittel. Bevorzugt entspricht der Festkörper der Zusammensetzung (Z) damit dem Anteil des Intermediats (Z.1 ) an der Zusammensetzung (Z). Die Zusammensetzung (Z) besitzt somit bevorzugt einen Festkörpergehalt von 15 bis 65 Gew.-%, bevorzugt von 25 bis 60 Gew.-%, nochmals bevorzugt von 30 bis 55 Gew.-%, insbesondere bevorzugt von 35 bis 52,5 Gew.-% und in einer ganz besonderen Ausführungsform von 40 bis 50 Gew.- %. The described components (Z.1) and (Z.2) in total preferably make up at least 90% by weight of the composition (Z). The two components preferably make up at least 95% by weight, in particular at least 97.5% by weight, of the composition (Z). Most preferably, the composition (Z) consists of these two components. In this context, it should be noted that in the case of using neutralizing agents as described above, these neutralizing agents are included in the calculation of the amount of an intermediate (Z.1) the intermediate. In this case, the intermediate (Z.1) in any case has anionic groups, which go back to the use of the neutralizing agent. The cation present after the formation of these anionic groups is therefore likewise attributed to the intermediate. If the composition (Z) contains other components in addition to the components (Z.1) and (Z.2), these are preferably only organic Solvents. Preferably, the solid of the composition (Z) thus corresponds to the proportion of the intermediate (Z.1) in the composition (Z). The composition (Z) thus preferably has a solids content of 15 to 65 wt .-%, preferably from 25 to 60 wt .-%, more preferably from 30 to 55 wt .-%, particularly preferably from 35 to 52.5 wt. % and in a very particular embodiment from 40 to 50% by weight.
Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung (Z) enthält also in Summe mindestens 90 Gew.-% der Komponenten (Z.1 ) und (Z.2) und enthält neben dem Intermediat (Z.1 ) ausschließlich organische Lösemittel. A particularly preferred composition (Z) thus contains in total at least 90% by weight of the components (Z.1) and (Z.2) and contains, in addition to the intermediate (Z.1), exclusively organic solvents.
Ein Vorteil der Zusammensetzung (Z) liegt darin, dass sie ohne den Einsatz von umwelt- und gesundheitsschädlichen organischen Lösemitteln wie N-Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und N-Ethyl-2-pyrrolidon hergestellt werden kann. Demzufolge enthält die Zusammensetzung (Z) bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, nochmals bevorzugt weniger als 2,5 Gew.-% an organischen Lösemitteln ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Methyl-2- pyrrolidon, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und N-Ethyl-2-pyrrolidon. Bevorzugt ist die Zusammensetzung (Z) vollständig frei von diesen organischen Lösemitteln. An advantage of the composition (Z) is that it can be prepared without the use of environmentally and harmful organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone. Accordingly, the composition (Z) preferably contains less than 10 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, more preferably less than 2.5 wt .-% of organic solvents selected from the group consisting of N-methyl-2 - pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone. Preferably, the composition (Z) is completely free of these organic solvents.
In einem zweiten Schritt (II) des hier beschriebenen Verfahrens wird die Zusammensetzung (Z) in wässriger Phase dispergiert. In a second step (II) of the process described here, the composition (Z) is dispersed in aqueous phase.
Bekannt ist und auch aus bereits oben Gesagtem folgt, dass damit im Schritt (II) eine Demaskierung der maskierten primären Aminogruppen des Intermediats (Z.1 ) realisiert wird. Denn durch die Überführung eines maskierten Amins in die wässrige Phase wird unter Verbrauch von Wasser das reversibel angelagerte Maskierungsmittel freigesetzt und es werden freie primäre Aminogruppen gebildet. Ebenfalls klar ist damit, dass die so entstandenen freien primären Aminogruppen dann mit ebenfalls vorhandenen Isocyanatgruppen des Intermediats (Z.1 ) beziehungsweise des aus dem Intermediat (Z.1 ) entstanden demaskierten Intermediats durch Additionsreaktion unter Bildung von Harnstoffbindungen umgesetzt werden. It is known, and also from what has already been said above, that a demasking of the masked primary amino groups of the intermediate (Z.1) is thus realized in step (II). Because the conversion of a masked amine into the aqueous phase releases the reversibly attached masking agent while consuming water, and free primary amino groups are formed. It is also clear that the resulting free primary amino groups then also present with isocyanate groups of the intermediate (Z.1) or the unmasked from the intermediate (Z.1) unmasked intermediate by addition reaction to form urea bonds are reacted.
Bekannt ist auch, dass die Überführung in die wässrige Phase bedeutet, dass grundsätzlich die Möglichkeit besteht, dass Isocyanatgruppen des Intermediats (Z.1 ) beziehungsweise des aus dem Intermediat (Z.1 ) entstanden demaskierten Intermediats mit dem Wasser unter Abspaltung von Kohlenstoffdioxid zu freien primären Aminogruppen reagieren, welche dann wiederum mit noch vorhandenen Isocyanatgruppen umgesetzt werden können. Die oben genannten Reaktionen und Umsetzungen verlaufen selbstverständlich parallel zueinander. Letztlich entsteht dabei durch beispielsweise intermolekulare und intramolekulare Umsetzung beziehungsweise Vernetzung eine Dispersion enthaltend Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel mit definierter mittlerer Teilchengröße und definiertem Vernetzungsgrad beziehungsweise Gelanteil. It is also known that the conversion into the aqueous phase means that in principle there is the possibility that isocyanate groups of the intermediate (Z.1) or of the intermediately (Z.1) formed unmasked intermediate with the water with elimination of carbon dioxide to free Reacting primary amino groups, which in turn can be reacted with remaining isocyanate groups. The above reactions and reactions are of course parallel to each other. Ultimately, a dispersion comprising polyurethane-polyurea particles having a defined average particle size and a defined degree of crosslinking or gel fraction is formed by, for example, intermolecular and intramolecular conversion or crosslinking.
In Schritt (II) des hier beschriebenen Verfahrens wird die Zusammensetzung (Z) in Wasser dispergiert, wobei eine Demaskierung der maskierten primären Aminogruppen des Intermediats (Z.1 ) und eine Umsetzung der so entstandenen freien primären Aminogruppen mit den Isocyanatgruppen des Intermediats (Z.1 ) sowie den Isocyanatgruppen des aus dem Intermediat (Z.1 ) entstandenen demaskierten Intermediats durch Additionsreaktion erfolgt. In step (II) of the process described here, the composition (Z) is dispersed in water, wherein a unmasking of the masked primary amino groups of the intermediate (Z.1) and a reaction of the resulting free primary amino groups with the isocyanate groups of the intermediate (Z. 1) and the isocyanate groups of the demasked intermediate formed from the intermediate (Z.1) by addition reaction.
Schritt (II) des hier beschriebenen Verfahrens, das heißt die Dispergierung in wässriger Phase, kann auf an sich beliebige Weise erfolgen. Das heißt, es kommt letztlich nur darauf an, dass die Zusammensetzung (Z) mit Wasser beziehungsweise einer wässrigen Phase gemischt wird. Bevorzugt kann die Zusammensetzung (Z), welche nach der Herstellung beispielsweise bei Raumtemperatur, das heißt 20 bis 25°C, oder bei gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur von beispielsweise 30 bis 60°C vorliegen kann, in Wasser eingerührt werden, wodurch eine Dispersion entsteht. Das vorgelegte Wasser hat dabei beispielsweise Raumtemperatur. Es kann in reinem Wasser (deionisiertem Wasser) dispergiert werden, das heißt die wässrige Phase besteht lediglich aus Wasser, was bevorzugt ist. Natürlich kann die wässrige Phase neben Wasser auch anteilig typische Hilfsstoffe wie typische Emulgatoren und Schutzkolloide enthalten. Eine Zusammenstellung geeigneter Emulgatoren und Schutzkolloide findet sich beispielsweise in Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XIV/1 Makromolekulare Stoffe, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1961 , S 41 1 ff. Step (II) of the process described here, that is, the dispersion in the aqueous phase, can be carried out in any desired manner. This means that ultimately it is only important that the composition (Z) is mixed with water or an aqueous phase. Preferably, the composition (Z), which may be present after preparation, for example, at room temperature, that is 20 to 25 ° C, or at room temperature increased temperature, for example, 30 to 60 ° C, are stirred into water, whereby a dispersion is formed. The water introduced, for example, has room temperature. It can be dispersed in pure water (deionized water), that is, the aqueous phase consists only of water, which is preferred. Of course, in addition to water, the aqueous phase may also contain proportionate typical auxiliaries, such as typical emulsifiers and protective colloids. A list of suitable emulsifiers and protective colloids can be found for example in Houben Weyl, Methods of Organic Chemistry, Volume XIV / 1 Macromolecular substances, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1961, S 41 1 ff.
Von Vorteil ist es, wenn in Stufe (II) des Verfahrens, das heißt bei der Dispergierung der Zusammensetzung (Z) in wässriger Phase, das Gewichtsverhältnis von organischen Lösemitteln und Wasser so gewählt wird, dass die resultierende Dispersion ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu organischen Lösemitteln von größer 1 , bevorzugt von 1 ,05 bis 2/1 , insbesondere bevorzugt von 1 ,1 bis 1 ,5/1 aufweist. It is advantageous if in step (II) of the process, that is, in the dispersion of the composition (Z) in the aqueous phase, the weight ratio of organic solvents and water is chosen so that the resulting dispersion has a weight ratio of water to organic solvents greater than 1, preferably from 1.05 to 2/1, particularly preferably from 1.1 to 1.5 / 1.
In Schritt (III) des hier beschriebenen Verfahrens erfolgt die zumindest teilweise Entfernung des mindestens einen organischen Lösemittels (Z.2) aus der in Schritt (II) erhaltenen Dispersion. Natürlich können in Schritt (III) des Verfahrens auch weitere Lösemittel, die beispielsweise gegebenenfalls in der Zusammensetzung (Z) vorhanden waren, entfernt werden. In step (III) of the process described here, the at least partial removal of the at least one organic solvent (Z.2) takes place from the dispersion obtained in step (II). Of course, in step (III) of the process, other solvents, which were present, for example, optionally in the composition (Z), are removed.
Die Entfernung des mindestens einen organischen Lösemittels (Z.2) und gegebenenfalls weiterer organischer Lösemittel kann auf beliebige bekannte Weise, beispielsweise durch Vakuumdestillation bei gegenüber Raumtemperatur leicht erhöhten Temperaturen von beispielsweise 30 bis 60°C erfolgen. The removal of the at least one organic solvent (Z.2) and optionally further organic solvents can be carried out in any known manner, for example by vacuum distillation at temperatures slightly elevated from room temperature, for example 30 to 60 ° C.
Die erhaltene Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersion (PD) ist wässrig (zur grundsätzlichen Definition von„wässrig" siehe weiter oben). The polyurethane-polyurea dispersion (PD) obtained is aqueous (for the basic definition of "aqueous", see above).
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß einzusetzenden Dispersion (PD) ist, dass sie mit nur sehr geringen Anteilen an organischen Lösemitteln formuliert werden kann, trotzdem aber die eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Vorteile ermöglicht. Die erfindungsgemäß einzusetzende Dispersion (PD) enthält bevorzugt höchstens 15,0 Gew.-%, insbesondere bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt höchstens 5 Gew.-% und nochmals bevorzugt höchstens 2,5 Gew.-% organische Lösemittel (Messmethode siehe Beispielteil). A particular advantage of the dispersion (PD) to be used according to the invention is that it can be formulated with only very small proportions of organic solvents, but nevertheless makes possible the inventive advantages described above. The dispersion (PD) to be used according to the invention preferably contains at most 15.0% by weight, particularly preferably at most 10% by weight, very particularly preferably at most 5% by weight and more preferably at most 2.5% by weight of organic solvents (measuring method see example part).
Der Anteil des Polyurethan-Polyharnstoff-Polymers in der Dispersion (PD) beträgt bevorzugt 25 bis 55 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, nochmals bevorzugt 35 bis 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion (Bestimmung analog der oben für das Intermediat (Z.1 ) beschriebenen Bestimmung über den Festkörpergehalt). The proportion of the polyurethane-polyurea polymer in the dispersion (PD) is preferably 25 to 55 wt .-%, preferably 30 to 50 wt .-%, more preferably 35 to 45 wt .-%, each based on the total amount of the dispersion (Determination analogous to the determination of the solids content described above for the intermediate (Z.1)).
Der Anteil von Wasser in der Dispersion (PD) beträgt bevorzugt 45 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 70 Gew.-%, nochmals bevorzugt 55 bis 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion. The proportion of water in the dispersion (PD) is preferably 45 to 75 wt .-%, preferably 50 to 70 wt .-%, more preferably 55 to 65 wt .-%, each based on the total amount of the dispersion.
Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß einzusetzenden Dispersion (PD), dass die so formuliert werden kann, dass sie zu mindestens 85 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-% und nochmals bevorzugt zu mindestens 97,5 Gew.-% aus den Polyurethan-Polyharnstoff-Partikeln und Wasser besteht (der zugehörige Wert ergibt sich durch Aufsummierung der Menge der Partikel (das heißt des Polymers, bestimmt über den Festkörpergehalt) und der Menge Wasser). Es hat sich gezeigt, dass die Dispersionen trotz dieses geringen Anteils von weiteren Komponenten wie insbesondere organischen Lösemitteln in jedem Fall sehr stabil, insbesondere lagerstabil, sind. Aus diese Weise werden zwei relevante Vorteile vereint. Zum einen werden Dispersionen bereitgestellt, die in wässrigen Basislacken eingesetzt werden können und dort zu den eingangs und auch in den nachstehenden Beispielen beschriebenen anwendungstechnischen Vorteilen führen. Zum zweiten aber wird eine angemessene Formulierungsfreiheit bei der Herstellung von wässrigen Basislacken erreicht. Dies bedeutet, dass in den Basislacken zusätzliche Anteile organischer Lösemittel eingesetzt werden können, die beispielsweise notwendig sind, um verschiedene Komponenten angemessen zu formulieren. Dabei wird dann aber nicht der grundsätzlich wässrige Charakter des Basislacks gefährdet. Im Gegenteil können die Basislacke trotzdem mit vergleichsweise niedrigen Anteilen organischer Lösemittel formuliert werden, weisen also ein besonders gutes ökologisches Profil auf. Nochmals bevorzugter ist, dass die Dispersion neben dem Polymer lediglich Wasser und gegebenenfalls organische Lösemittel, beispielsweise in Form von Restanteilen, die in Stufe (III) des Verfahrens nicht vollständig abgetrennt worden sind, enthält. Demzufolge beträgt der Festkörper der Dispersion (PD) bevorzugt 25 bis 55 %, bevorzugt 30 bis 50 %, nochmals bevorzugt 35 bis 45 % und stimmt darunter nochmals bevorzugt mit dem Anteil des Polymers an der Dispersion überein. It is a particular advantage of the dispersion (PD) to be used according to the invention that it can be formulated such that it contains at least 85% by weight, preferably at least 90.0% by weight, very particularly preferably at least 95% by weight. and more preferably at least 97.5% by weight of the polyurethane-polyurea particles and water (the associated value being obtained by summation of the amount of the particles (that is the polymer, determined by the solids content) and the amount of water) , It has been shown that the dispersions are in each case very stable, in particular storage-stable, despite this small proportion of other components, in particular organic solvents. In this way, two relevant advantages are combined. On the one hand, dispersions are provided which can be used in aqueous basecoats and lead there to the performance and technical advantages described in the introduction and also in the examples below. Secondly, adequate freedom of formulation is achieved in the production of aqueous basecoats. This means that in the basecoats additional amounts of organic solvents can be used, which are necessary, for example, to properly formulate various components. In this case, however, the fundamentally aqueous character of the basecoat is not endangered. On the contrary, the basecoats can nevertheless be formulated with comparatively low proportions of organic solvents, ie have a particularly good ecological profile. It is even more preferred that in addition to the polymer, the dispersion contains only water and optionally organic solvents, for example in the form of residual constituents which have not been completely removed in stage (III) of the process. Accordingly, the solids content of the dispersion (PD) is preferably 25 to 55%, preferably 30 to 50%, more preferably 35 to 45%, and more preferably corresponds to the proportion of the polymer in the dispersion.
Ein Vorteil der Dispersion (PD) liegt darin, dass sie ohne den Einsatz von umweit- und gesundheitsschädlichen organischen Lösemitteln wie N-Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und N-Ethyl-2-pyrrolidon hergestellt werden kann. Demzufolge enthält die Dispersion (PD) bevorzugt weniger als 7,5 Gew.-%, bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, nochmals bevorzugt weniger als 2,5 Gew.-% an organischen Lösemitteln ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Methyl-2- pyrrolidon, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und N-Ethyl-2-pyrrolidon. Bevorzugt ist die Dispersion (PD) vollständig frei von diesen organischen Lösemitteln. An advantage of the dispersion (PD) is that it can be prepared without the use of environmental and harmful organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone. Accordingly, the dispersion (PD) preferably contains less than 7.5 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, more preferably less than 2.5 wt .-% of organic solvents selected from the group consisting of N-methyl -2- pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone. Preferably, the dispersion (PD) is completely free of these organic solvents.
Das in der Dispersion vorhandene Polyurethan-Polyharnstoff-Polymer besitzt bevorzugt kaum oder keine Hydroxylgruppen. Die OH-Zahl des Polymers liegt, bezogen auf den Festkörper, bevorzugt kleiner als 15 mg KOH/g, insbesondere kleiner 10 mg KOH/g, nochmals bevorzugt kleiner 5 mg KOH/g (Messmethode siehe Beispielteil). The polyurethane-polyurea polymer present in the dispersion preferably has little or no hydroxyl groups. The OH number of the polymer, based on the solids, is preferably less than 15 mg KOH / g, in particular less than 10 mg KOH / g, more preferably less than 5 mg KOH / g (measuring method see Example).
Der Anteil der mindestens einen Dispersionen (PD), bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Basislacks (b.1 .1 ), beträgt bevorzugt 5 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 50 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 20 bis 45 Gew.-%. Der Anteil der aus den Dispersionen (PD) stammenden Polyurethan-Polyharnstoff- Polymere beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Basislacks (b.1 .1 ), vorzugsweise von 2,0 bis 24,0 Gew.-%, bevorzugt 6,0 bis 20,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 8,0 bis 18,0 Gew.-%. Die Bestimmung beziehungsweise Festlegung des Anteils der aus den erfindungsgemäßen Dispersionen stammenden Polyurethan-Polyharnstoff-Polymere am Basislack kann über die Bestimmung des Festkörpers einer erfindungsgemäßen Dispersion (PD) erfolgen, die in dem Basislack eingesetzt werden soll. The proportion of the at least one dispersion (PD), based on the total weight of the aqueous basecoat material (b.1.1), is preferably 5 to 60% by weight, more preferably 15 to 50% by weight and most preferably 20 to 45% by weight. The fraction of the polyurethane-polyurea polymers derived from the dispersions (PD) is preferably from 2.0 to 24.0% by weight, preferably 6.0, based on the total weight of the aqueous basecoat material (b.1.1) to 20.0 wt .-%, particularly preferably 8.0 to 18.0 wt .-%. The determination or definition of the proportion of the polyurethane-polyurea polymers derived from the dispersions according to the invention on Basecoat can be carried out by determining the solids of a dispersion (PD) according to the invention which is to be used in the basecoat.
Im Falle einer möglichen Spezifizierung auf Basislacke enthaltend bevorzugte Dispersionen (PD) in einem speziellen Anteilsbereich gilt folgendes. Die Dispersionen (PD), die nicht in die bevorzugte Gruppe fallen, können selbstverständlich weiterhin im Basislack enthalten sein. Der spezielle Anteilsbereich gilt dann nur für die bevorzugte Gruppe von Dispersionen (PD). Bevorzugt ist allerdings, dass für den Gesamtanteil von Dispersionen (PD) bestehend aus Dispersionen aus der bevorzugten Gruppe und Dispersionen, die nicht in die bevorzugte Gruppe fallen, ebenfalls der spezielle Anteilsbereich gilt. In the case of a possible specification on basecoats containing preferred dispersions (PD) in a particular range of shares, the following applies. The dispersions (PD) which do not fall into the preferred group may of course continue to be included in the basecoat. The special proportion range then applies only to the preferred group of dispersions (PD). However, it is preferred that for the total proportion of dispersions (PD) consisting of dispersions from the preferred group and dispersions which do not fall into the preferred group, also the specific share range applies.
Würde also eine Beschränkung auf einen Anteilsbereich von 15 bis 50 Gew.-% und eine bevorzugte Gruppe von Dispersionen (PD) durchgeführt werden, so gilt dieser Anteilsbereich augenscheinlich zunächst nur für die bevorzugte Gruppe an Dispersionen (PD). Bevorzugt wäre dann aber, dass insgesamt von allen ursprünglich umfassten Dispersionen bestehend aus Dispersionen aus der bevorzugten Gruppe und Dispersionen, die nicht in die bevorzugte Gruppe fallen, ebenfalls von 15 bis 50 Gew.-% enthalten sind. Werden also 35 Gew.-% von Dispersionen (PD) der bevorzugten Gruppe eingesetzt, so können höchstens 15 Gew.-% der Dispersionen der nicht bevorzugten Gruppe eingesetzt werden. Thus, if a restriction to a proportion range of 15 to 50% by weight and a preferred group of dispersions (PD) were to be carried out, then this proportion range evidently initially applies only to the preferred group of dispersions (PD). However, it would then be preferred that a total of all originally included dispersions consisting of dispersions from the preferred group and dispersions which do not fall into the preferred group are likewise contained from 15 to 50% by weight. Thus, if 35% by weight of dispersions (PD) of the preferred group are used, then at most 15% by weight of the dispersions of the non-preferred group can be used.
Das genannte Prinzip gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung für alle genannten Komponenten des Basislacks und deren Anteilsbereiche, beispielsweise die weiter unten genannten Pigmente oder auch die weiter unten genannten Vernetzungsmittel wie Melaminharze. In the context of the present invention, the abovementioned principle applies to all the components of the basecoat material mentioned and their ranges of proportions, for example the pigments mentioned below or also the crosslinking agents mentioned below, such as melamine resins.
Der erfindungsgemäß einzusetzende Basislack (b.1 .1 ) enthält bevorzugt mindestens ein Pigment. Hierunter zu verstehen sind an sich bekannte farbgebende und/oder optisch effektgebende Pigmente. Solche Farbpigmente und Effektpigmente sind dem Fachmann werden beispielsweise in Römpp-Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seite 176 und 451 , beschrieben. Die Begriffe farbgebendes Pigment und Farbpigment sind ebenso wie die Begriffe optisch effektgebendes Pigment und Effektpigment austauschbar. The basecoat (b.1 .1) to be used according to the invention preferably contains at least one pigment. By this are to be understood per se known coloring and / or optically effecting pigments. Such color pigments and effect pigments are those skilled in the art, for example, in Römpp Lexikon coatings and printing inks, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, pages 176 and 451 described. The terms coloring pigment and color pigment as well as the terms optically effecting pigment and effect pigment are interchangeable.
Bevorzugte Effektpigmente sind beispielsweise plättchenförmige Metalleffektpigmente wie blättchenförmige Aluminiumpigmente, Goldbronzen, feuergefärbte Bronzen und/oder Eisenoxid-Aluminiumpigmente, Perglanzpigmente wie Fischsilber, basisches Bleicarbonat, Bismutoxidchlorid und/oder Metalloxid-Glimmer-Pigmente und/oder sonstige Effektpigmente wie blättchenförmiges Graphit, blättchenförmiges Eisenoxid, Mehrschicht-Effekt-Pigmente aus PVD-Filmen und/oder Liquid Crystal Polymer- Pigmente. Besonders bevorzugt sind plättchenförmige Metalleffektpigmente, insbesondere blättchenförmige Aluminiumpigmente. Als typische Farbpigmente zu nennen sind insbesondere anorganische farbgebende Pigmente wie Weißpigmente wie Titandioxid, Zink-Weiß, Zinksulfid oder Lithopone; Schwarzpigmente wie Ruß, Eisen-Mangan-Schwarz oder Spinellschwarz; Buntpigmente wie Chromoxid, Chromoxidhydratgrün, Kobaltgrün oder Ultramaringrün, Kobaltblau, Ultramarinblau oder Manganblau, Ultramarinviolett oder Kobalt- und Manganviolett, Eisenoxidrot, Cadmiumsulfoselenid, Molybdatrot oder Ultramarinrot; Eisenoxidbraun, Mischbraun, Spinell- und Korundphasen oder Chromorange; oder Eisenoxidgelb, Nickeltitangelb, Chromtitangelb, Cadmiumsulfid, Cadmiumzinksulfid, Chromgelb oder Bismutvanadat. Der Anteil der Pigmente liegt vorzugsweise im Bereich von 1 ,0 bis 40,0 Gew.-%, bevorzugt 2,0 bis 35,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 5,0 bis 30,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Basislacks (b.1 .1 ). Preferred effect pigments are, for example, platelet-shaped metallic effect pigments such as platelet-shaped aluminum pigments, gold bronzes, fire-colored bronzes and / or iron oxide aluminum pigments, pearl pigments such as fish-silver, basic lead carbonate, bismuth oxychloride and / or metal oxide mica pigments and / or other effect pigments such as platelet-shaped graphite, platelet-shaped iron oxide, multilayer Effect pigments of PVD films and / or liquid crystal polymer pigments. Particular preference is given to platelet-shaped metallic effect pigments, in particular platelet-shaped aluminum pigments. Typical color pigments include, in particular, inorganic color pigments, such as white pigments, such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone; Black pigments such as carbon black, iron manganese black or spinel black; Colored pigments such as chromium oxide, chromium oxide hydrate green, cobalt green or ultramarine green, cobalt blue, ultramarine blue or manganese blue, ultramarine violet or cobalt and manganese violet, iron oxide red, cadmium sulfoselenide, molybdate red or ultramarine red; Iron oxide brown, mixed brown, spinel and corundum phases or chrome orange; or iron oxide yellow, nickel titanium yellow, chromium titanium yellow, cadmium sulfide, cadmium zinc sulfide, chrome yellow or bismuth vanadate. The proportion of the pigments is preferably in the range from 1, 0 to 40.0 wt .-%, preferably 2.0 to 35.0 wt .-%, particularly preferably 5.0 to 30.0 wt .-%, each based on the total weight of the aqueous basecoat (b.1 .1).
Der wässrige Basislack (b.1 .1 ) enthält bevorzugt noch mindestens ein von den in den Dispersionen (PD) enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Polymeren verschiedenes Polymer als Bindemittel, insbesondere mindestens ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyurethanen, Polyestern, Polyacrylaten und/oder Mischpolymerisaten der genannten Polymere, insbesondere Polyester und/oder Polyurethan-Polyacrylate. Bevorzugte Polyester werden beispielsweise in DE 4009858 A1 in Spalte 6, Zeile 53 bis Spalte 7, Zeile 61 und Spalte 10, Zeile 24 bis Spalte 13, Zeile 3 oder WO 2014/033135 A2, Seite 2, Zeile 24 bis Seite 7, Zeile 10 sowie Seite 28, Zeile 13 bis Seite 29, Zeile 13 beschrieben. Bevorzugte Polyurethan-Polyacrylat- Mischpolymerisate (acrylierte Polyurethane) und deren Herstellung werden beispielsweise in WO 91 /15528 A1 , Seite 3, Zeile 21 bis Seite 20, Zeile 33 sowie in DE 4437535 A1 , Seite 2, Zeile 27 bis Seite 6, Zeile 22 beschrieben. Die beschriebenen Polymere als Bindemittel sind bevorzugt hydroxyfunktionell und besitzen insbesondere bevorzugt eine OH-Zahl im Bereich von 15 bis 200 mg KOH/g, besonders bevorzugt von 20 bis 150 mg KOH/g. Besonders bevorzugt enthalten die Basislacke mindestens ein hydroxyfunktionelles Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisat, nochmals bevorzugt mindestens ein hydroxyfunktionelles Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisat sowie mindestens einen hydroxyfunktionellen Polyester. The aqueous basecoat (b.1 .1) preferably also contains at least one polymer other than the polyurethane-polyurea polymers contained in the dispersions (PD) as binder, in particular at least one polymer selected from among Group consisting of polyurethanes, polyesters, polyacrylates and / or copolymers of said polymers, in particular polyesters and / or polyurethane polyacrylates. Preferred polyesters are described, for example, in DE 4009858 A1 in column 6, line 53 to column 7, line 61 and column 10, line 24 to column 13, line 3 or WO 2014/033135 A2, page 2, line 24 to page 7, line 10 and page 28, line 13 to page 29, line 13 described. Preferred polyurethane-polyacrylate copolymers (acrylated polyurethanes) and their preparation are described, for example, in WO 91/15528 A1, page 3, line 21 to page 20, line 33 and in DE 4437535 A1, page 2, line 27 to page 6, line 22 described. The polymers described as binders are preferably hydroxy-functional and more preferably have an OH number in the range from 15 to 200 mg KOH / g, more preferably from 20 to 150 mg KOH / g. Particularly preferably, the basecoats contain at least one hydroxy-functional polyurethane-polyacrylate copolymer, more preferably at least one hydroxy-functional polyurethane-polyacrylate copolymer and at least one hydroxy-functional polyester.
Der Anteil der weiteren Polymere als Bindemittel kann breit variieren und liegt vorzugsweise im Bereich von 1 ,0 bis 25,0 Gew.-%, bevorzugt 3,0 bis 20,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 5,0 bis 15,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Basislacks (b.1 .1 ). The proportion of the further polymers as a binder can vary widely and is preferably in the range from 1.0 to 25.0% by weight, preferably 3.0 to 20.0% by weight, particularly preferably 5.0 to 15.0 Wt .-%, in each case based on the total weight of the basecoat (b.1 .1).
Zudem kann der Basislack (b.1 .1 ) mindestens ein an sich bekanntes typisches Vernetzungsmittel enthalten. Sofern er ein Vernetzungsmittel enthält, handelt es sich bevorzugt um mindestens ein blockiertes Polyisocyanat und/oder ein Aminoplastharz, insbesondere bevorzugt um mindestens ein Melaminharz. In addition, the basecoat (b.1 .1) may contain at least one typical crosslinking agent known per se. If it contains a crosslinking agent, it is preferably at least one blocked polyisocyanate and / or an aminoplast resin, more preferably at least one melamine resin.
Sofern der Basislack (b.1 .1 ) Vernetzungsmittel enthält, liegt der Anteil dieser Vernetzungsmittel vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20,0 Gew.-%, bevorzugt 1 ,0 bis 15,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 ,5 bis 10,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Basislacks (b.1 .1 ). Der Basislack (b.1 .1 ) kann zudem mindestens einen Verdicker enthalten. Als Verdicker eignen sich anorganische Verdicker aus der Gruppe der Schichtsilikate wie Lithium- Aluminium-Magnesium Silikate. Bekannt ist allerdings, dass Lacke, deren rheologisches Eigenschaftsprofil über den hauptsächlichen oder überwiegenden Einsatz entsprechender anorganischer Verdicker bestimmt wird, hinsichtlich ihres Festkörpergehalts verbesserungswürdig sind, das heißt lediglich mit recht geringen Festkörpergehalten von beispielsweise kleiner 20 % formuliert werden können, ohne dass wichtige anwendungstechnische Eigenschaften verschlechtert werden. Ein besonderer Vorteil des Basislacks (b.1 .1 ) liegt darin, dass er ohne beziehungsweise ohne großen Anteil solcher als Verdicker eingesetzter anorganischen Schichtsilikate formuliert werden kann. Demzufolge ist der Anteil von als Verdicker eingesetzten anorganischen Schichtsilikaten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Basislacks, bevorzugt kleiner als 0,7 Gew.-%, insbesondere bevorzugt kleiner 0,3 Gew.-% und nochmals bevorzugt kleiner 0,1 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt ist der Basislack vollständig frei von solchen als Verdicker eingesetzten anorganischen Schichtsilikaten. If the basecoat (b.1.1) contains crosslinking agents, the proportion of these crosslinking agents is preferably in the range from 0.5 to 20.0% by weight, preferably from 1.0 to 15.0% by weight, particularly preferably 1 , 5 to 10.0 wt .-%, each based on the total weight of the basecoat (b.1 .1). The basecoat (b.1 .1) may also contain at least one thickener. Suitable thickeners are inorganic thickeners from the group of phyllosilicates such as lithium-aluminum-magnesium silicates. It is known, however, that lacquers whose rheological property profile is determined by the main or predominant use of corresponding inorganic thickeners are in need of improvement in terms of their solids content, ie can only be formulated with fairly low solids contents of, for example, less than 20%, without adversely affecting important performance properties become. A particular advantage of the basecoat (b.1 .1) is that it can be formulated without or without a large proportion of such inorganic phyllosilicates used as thickeners. Accordingly, the proportion of inorganic phyllosilicates used as thickener, based on the total weight of the basecoat, is preferably less than 0.7% by weight, more preferably less than 0.3% by weight and even more preferably less than 0.1% by weight. , Most preferably, the basecoat is completely free of such inorganic phyllosilicates used as thickeners.
Stattdessen kann der Basislack mindestens einen organischen Verdicker enthalten, beispielsweise einen (Meth)acrylsäure-(Meth)acrylat-Copolymerisat- Verdicker oder einen Polyurethan-Verdicker. Bevorzugt eingesetzt werden Assoziativverdicker, wie beispielsweise die an sich bekannten Polyurethan-Assoziativverdicker. Als Assoziativverdicker werden bekanntermaßen wasserlösliche Polymere bezeichnet, welche an den Kettenenden oder in Seitenketten stark hydrophobe Gruppen aufweisen und/oder deren hydrophile Ketten im Inneren hydrophobe Blöcke oder Bündelungen enthalten. Dadurch besitzen diese Polymere einen Tensid-Charakter und sind in wässriger Phase zur Bildung von Mizellen fähig. Ähnlich wie bei den Tensiden verbleiben die hydrophilen Bereiche in der wässrigen Phase, während sich die hydrophoben Bereiche in die Teilchen von Polymerdispersionen einlagern, auf der Oberfläche von weiteren festen Teilchen wie Pigmenten und/oder Füllstoffen adsorbieren und/oder Mizellen in der wässrigen Phase ausbilden. Letztlich wird eine verdickende Wirkung erzielt, ohne dass es zu einem erhöhten Absetzverhalten kommt. Entsprechende Verdicker sind kommerziell erhältlich, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Adekanol (Fa. Adeka Corporation). Der Anteil der organischen Verdicker liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 5,0 Gew.- %, bevorzugt 0 bis 3,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 2,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Basislacks. Von ganz besonderem Vorteil der erfindungsgemäß eingesetzten Basislacke (b.1 .1 ) ist, dass sie ohne den Einsatz jeglicher Verdicker formuliert werden können, jedoch trotzdem hervorragende Eigenschaften hinsichtlich ihres rheologischen Profils aufweisen. Auf diese Weise erreicht man wiederum eine geringere Komplexität des Lacks beziehungsweise eine Erhöhung der Formulierungsfreiheit für den Basislack. Instead, the basecoat may contain at least one organic thickener, for example a (meth) acrylic acid (meth) acrylate copolymer thickener or a polyurethane thickener. Preferably used are associative thickeners, such as, for example, the known polyurethane associative thickeners. As associative thickeners, it is known to refer to water-soluble polymers which have strongly hydrophobic groups at the chain ends or in side chains and / or whose hydrophilic chains contain hydrophobic blocks or bundles in the interior. As a result, these polymers have a surfactant character and are capable of forming micelles in the aqueous phase. Similar to the surfactants, the hydrophilic regions remain in the aqueous phase while the hydrophobic regions are incorporated in the particles of polymer dispersions, adsorb on the surface of other solid particles such as pigments and / or fillers, and / or form micelles in the aqueous phase. Ultimately, a thickening effect is achieved without there being an increased settling behavior. Corresponding thickeners are commercially available, for example under the trade name Adekanol (Adeka Corporation). The proportion of organic thickeners is preferably in the range from 0 to 5.0% by weight, preferably 0 to 3.0% by weight, particularly preferably 0 to 2.0% by weight, in each case based on the total weight of the basecoat material , Of very particular advantage of the basecoats used according to the invention (b.1 .1) is that they can be formulated without the use of any thickener, but nevertheless have excellent properties in terms of their rheological profile. In this way, one again achieves a lower complexity of the paint or an increase in the formulation freedom for the basecoat.
Darüber hinaus kann der Basislack (b.1 .1 ) noch mindestens einen weiteren Zusatzstoff enthalten. Beispiele für derartige Zusatzstoffe sind rückstandsfrei oder im Wesentlichen rückstandsfrei thermisch zersetzbare Salze, von den bereits genannten Polymeren als Bindemittel verschiedene physikalisch, thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbare Polymere als Bindemittel, weitere Vernetzungsmittel, organische Lösemittel, Reaktivverdünner, transparente Pigmente, Füllstoffe, molekulardispers lösliche Farbstoffe, Nanopartikel, Lichtschutzmittel, Antioxidantien, Entlüftungsmittel, Emulgatoren, Slipadditive, Polymerisationsinhibitoren, Initiatoren für radikalische Polymerisationen, Haftvermittler, Verlaufsmittel, filmbildende Hilfsmittel, Sag-Control- Agents (SCAs), Flammschutzmittel, Korrosionsinhibitoren, Wachse, Sikkative, Biozide und Mattierungsmittel. Solche Zusatzstoffe werden in den üblichen und bekannten Mengen eingesetzt. In addition, the basecoat (b.1 .1) may contain at least one other additive. Examples of such additives are residue-free or substantially residue-free thermally decomposable salts, of the polymers mentioned as binders various physically, thermally and / or actinic radiation curable polymers as binders, other crosslinking agents, organic solvents, reactive diluents, transparent pigments, fillers, molecular disperse soluble dyes, nanoparticles, light stabilizers, antioxidants, deaerators, emulsifiers, slip additives, polymerization inhibitors, free radical polymerization initiators, primers, leveling agents, film forming aids, sag-control agents (SCAs), flame retardants, corrosion inhibitors, waxes, siccatives, biocides, and matting agents. Such additives are used in the usual and known amounts.
Der Festkörpergehalt des Basislacks (b.1 .1 ) kann je nach den Erfordernissen des Einzelfalls variieren. In erster Linie richtet sich der Festkörpergehalt nach der für die Applikation, insbesondere Spritzapplikation, erforderlichen Viskosität. Es ist von besonderem Vorteil, dass der erfindungsgemäße Basislack bei vergleichsweise hohen Festkörpern trotzdem eine Viskosität aufweisen kann, die eine angemessene Applikation zulässt. Vorzugsweise liegt der Festkörpergehalt des Basislacks, sofern er mindestens ein Vernetzungsmittel enthält, bei mindestens 25 %, bevorzugt mindestens 27,5 %, nochmals bevorzugt mindestens 30 %. The solids content of the basecoat (b.1.1) may vary according to the requirements of the case. In the first place, the solids content depends on the viscosity required for application, in particular spray application. It is of particular advantage that the basecoat according to the invention can nevertheless have a viscosity at comparatively high solids, which permits adequate application. Preferably, the solids content of the basecoat, if it contains at least one crosslinking agent, is at least 25%, preferably at least 27.5%, more preferably at least 30%.
Sofern der Basislack kein Vernetzungsmittel enthält, liegt der Festkörpergehalt bevorzugt bei mindestens 15 %, bevorzugt mindestens 18 %, nochmals bevorzugt mindestens 21 %. If the basecoat contains no crosslinking agent, the solids content is preferably at least 15%, preferably at least 18%, more preferably at least 21%.
Bei den genannten Bedingungen, das heißt bei den genannten Festkörpergehalten, weisen bevorzugte Basislacke (b.1 .1 ) bei 23°C und einer Scherbelastung von 1000 1 /s eine Viskosität von 40 bis 150 mPa-s, insbesondere 70 bis 1 10 mPa-s auf (genaueres zur Messmethode siehe Beispielteil). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Viskosität in diesem Bereich bei der angegebenen Scherbelastung als Spritzviskosität (Verarbeitungsviskosität) bezeichnet. Bekanntermaßen werden Beschichtungsmittel bei Spritzviskosität appliziert, das heißt sie besitzen unter den dann vorliegenden Bedingungen (hohe Scherbelastung) eine Viskosität, die insbesondere nicht zu hoch ist, um eine effektive Applikation zu ermöglichen. Dies bedeutet, dass die Einstellung der Spritzviskosität wichtig ist, um einen Lack überhaupt durch Spritzverfahren applizieren zu können und um zu gewährleisten, dass sich auf dem zu beschichtenden Substrat ein vollständiger, gleichmäßiger Beschichtungsfilm ausbilden kann. Es ist von besonderem Vorteil, dass auch ein auf Spritzviskosität eingestellter Basislack (b.1 .1 ) einen hohen Festkörper besitzt. Die bevorzugten Bereiche des Festköpergehalts, insbesondere die Untergrenzen, lassen also erkennen, dass der Basislack (b.1 .1 ) im applikationsfähigem Zustand bevorzugt vergleichsweise hohe Festkörpergehalte aufweist. Der erfindungsgemäße Basislack ist wässrig (zur Definition von„wässrig" siehe oben). Under the conditions mentioned, that is to say at the stated solids contents, preferred basecoats (b.1.1) have a viscosity of 40 to 150 mPa · s, in particular 70 to 110 mPa, at 23 ° C. and a shear stress of 1000 l / s -s (see example section for more details on the measuring method). In the context of the present invention, a viscosity in this range at the specified shear stress is referred to as the spray viscosity (processing viscosity). As is known, coating compositions are applied at spray viscosity, that is to say they have a viscosity under the conditions then present (high shear stress) which, in particular, is not too high in order to allow effective application. This means that the adjustment of the spray viscosity is important in order to be able to apply a paint at all by spraying methods and to ensure that a complete, uniform coating film can be formed on the substrate to be coated. It is of particular advantage that a base lacquer (b.1 .1) adjusted to spray viscosity also has a high solids content. The preferred ranges of the solid content, in particular the lower limits, thus show that the basecoat (b.1 .1) in the state capable of application preferably has comparatively high solids contents. The basecoat according to the invention is aqueous (for the definition of "aqueous" see above).
Der Anteil von Wasser am Basislack (b.1 .1 ) beträgt bevorzugt von 35 bis 70 Gew.-%, nochmals bevorzugt 42 bis 63 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Basislacks. Nochmals bevorzugt ist, dass die prozentuale Summe aus dem Festkörper des Basislacks und dem Anteil von Wasser am Basislack bei mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt bei mindestens 75 Gew.-% liegt. Darunter bevorzugt sind Bereiche von 75 bis 95 Gew.-%, insbesondere 80 bis 90 Gew.-%. In dieser Angabe wird der Festkörper, der traditionell nur die Einheit„%" besitzt, in„Gew.-%" angegeben. Da der Festkörper letztlich auch eine prozentuale Gewichtsangabe darstellt, ist diese Form der Darstellung gerechtfertigt. Hat also beispielsweise ein Basislack einen Festkörper von 35 % und einen Wassergehalt von 50 Gew.-%, so beträgt die oben definierte prozentuale Summe aus dem Festkörper des Basislacks und dem Anteil von Wasser am Basislack 85 Gew.-%. Dies bedeutet insbesondere, dass bevorzugte Basislacke grundsätzlich umweltbelastende Komponenten wie insbesondere organische Lösemittel im Verhältnis zum Festkörper des Basislacks zu nur geringen Anteilen enthalten. Bevorzugt ist das Verhältnis aus dem flüchtigen organischen Anteil des Basislacks (in Gew.-%) und dem Festkörper des Basislacks (analog obiger Darstellung hier in Gew.-%) von 0,05 bis 0,7, nochmals bevorzugt von 0,15 bis 0,6. Als flüchtiger organischer Anteil gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Anteil des Basislacks, der weder zum Anteil Wasser noch zum Festkörper gerechnet wird. The proportion of water in the basecoat (b.1 .1) is preferably from 35 to 70 wt .-%, more preferably 42 to 63 wt .-%, each based on the total weight of the basecoat. It is again preferred that the percentage sum of the solids of the basecoat and the proportion of water in the basecoat is at least 70% by weight, preferably at least 75% by weight. Preferred among these are ranges of from 75 to 95% by weight, in particular from 80 to 90% by weight. In this specification, the solid, which traditionally has only the unit "%", is given in "% by weight". Since the solids ultimately represent a percentage weight, this form of representation is justified. If, for example, a basecoat has a solids content of 35% and a water content of 50% by weight, the percentage sum of the solids of the basecoat and the proportion of water in the basecoat as defined above is 85% by weight. This means, in particular, that preferred basecoats contain principally polluting components, in particular organic solvents, in relation to the solids of the basecoat, at only small proportions. Preferably, the ratio of the volatile organic content of the basecoat material (in% by weight) and the solids content of the basecoat material (analogous to the illustration above in% by weight) is from 0.05 to 0.7, more preferably from 0.15 to 0.6. In the context of the present invention, the volatile organic content is the proportion of the basecoat which is calculated neither in relation to the proportion of water nor to the solids.
Ein weiterer Vorteil des Basislacks (b.1 .1 ) liegt darin, dass er ohne den Einsatz von umweit- und gesundheitsschädlichen organischen Lösemitteln wie N-Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und N-Ethyl-2-pyrrolidon hergestellt werden kann. Demzufolge enthält der Basislack bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, nochmals bevorzugt weniger als 2,5 Gew.-% an organischen Lösemitteln ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Methyl-2-pyrrolidon, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran und N-Ethyl-2-pyrrolidon. Bevorzugt ist der Basislack vollständig frei von diesen organischen Lösemitteln. A further advantage of the basecoat (b.1.1) is that it is prepared without the use of environmentally harmful organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone can be. Accordingly, the basecoat preferably contains less than 10 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, more preferably less than 2.5 wt .-% of organic solvents selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, Dimethylformamide, dioxane, tetrahydrofuran and N-ethyl-2-pyrrolidone. Preferably, the basecoat is completely free of these organic solvents.
Die Herstellung der Basislacke kann unter Einsatz der für die Herstellung von Basislacken üblichen und bekannten Mischverfahren und Mischaggregaten erfolgen. Für die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Basislacke (b.1 .2.x) gilt, dass mindestens einer dieser Basislacke die für den Basislack (b.1 .1 ) beschriebenen erfindungswesentlichen Merkmale aufweist. Das heißt insbesondere, dass mindestens einer der Basislacke (b.1 .2.x) mindestens eine wässrige Polyurethan-Polyharnstoff- Dispersion (PD) enthält. Auch die im Rahmen der Beschreibung des Basislacks (b.1 .1 ) beschriebenen bevorzugten Merkmale und Ausführungsformen gelten-bevorzugt für mindestens einen der Basislacke (b.1 .2.x). The preparation of the basecoats can be carried out using the customary and known for the production of basecoats mixing methods and mixing units. For the basecoats (b.1 .2.x) used in the process according to the invention, at least one of these basecoats is the one described for the basecoat (b.1 .1) having features essential to the invention. This means in particular that at least one of the basecoats (b.1 .2.x) contains at least one aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD). The preferred features and embodiments described in the context of the description of the basecoat (b.1 .1) also apply-preferably to at least one of the basecoats (b.1 .2.x).
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Mehrschichtlackierungen auf Kunststoffsubstraten, die eine hervorragende Haftung auf dem Kunststoffsubstrat aufweisen. The inventive method allows the production of multi-layer coatings on plastic substrates, which have excellent adhesion to the plastic substrate.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein wässriges Mischlacksystem zur Herstellung von wässrigen Basislacken. Das Mischlacksystem umfasst, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Mischlacksystems,  The present invention also relates to an aqueous mixed lacquer system for the production of aqueous basecoats. The mixed lacquer system comprises, in each case based on the total weight of the aqueous mixed lacquer system,
10 bis 25 Gew.-% von mindestens einem Polyurethan-Polyharnstoff-Polymer, welches aus mindestens einer Dispersion (PD) stammt,  From 10 to 25% by weight of at least one polyurethane-polyurea polymer derived from at least one dispersion (PD),
0 bis 15 Gew.-% eines Vernetzungsmittel ausgewählt aus der Gruppe der Aminoplastharze,  0 to 15 wt .-% of a crosslinking agent selected from the group of aminoplast resins,
3 bis 15 Gew.-% mindestens eines Polyesters mit einer OH-Zahl im Bereich von 15 bis 200 mg KOH/g,  From 3 to 15% by weight of at least one polyester having an OH number in the range from 15 to 200 mg KOH / g,
2 bis 10 Gew.-% mindestens eines Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisats mit einer OH-Zahl im Bereich von 15 bis 200 mg KOH/g,  From 2 to 10% by weight of at least one polyurethane-polyacrylate copolymer having an OH number in the range from 15 to 200 mg KOH / g,
45 bis 55 Gew.-% Wasser, und From 45 to 55% by weight of water, and
5 bis 15 Gew.-% mindestens eines organischen Lösemittels,  From 5 to 15% by weight of at least one organic solvent,
wobei die beschriebenen Komponenten insgesamt mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-% des Mischlacksystems ausmachen. Bevorzugt ist das Mischlacksystem im Wesentlichen frei von Pigmenten, enthält also weniger als 1 Gew.-% Pigmente. Besonders bevorzugt ist es vollständig frei von Pigmenten. wherein the components described total at least 90 wt .-%, preferably at least 95 wt .-% make up of the mixed paint system. Preferably, the mixed paint system is substantially free of pigments, that is containing less than 1 wt .-% pigments. Most preferably, it is completely free of pigments.
Es hat sich gezeigt, dass das Mischlacksystem hervorragend dazu geeignet ist, durch individuell angepasste Komplettierung mit insbesondere Pigmenten und gegebenenfalls unterschiedlichen Additiven zur Herstellung von wässrigen Basislacken verwendet zu werden. Ein und dasselbe Mischlacksystem kann also verwendet werden, um durch nachträgliche und individuelle Komplettierung verschiedene wässrige Basislacke herzustellen. Hierdurch ergibt sich selbstverständlich eine enorme Arbeitserleichterung und damit Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei der Formulierung von Basislacken, insbesondere im großtechnischen Maßstab. Das Mischlacksystem kann separat hergestellt und gelagert werden und dann anlassbezogen mit beispielsweise entsprechenden Pigmentpasten komplettiert werden. It has been shown that the mixed lacquer system is outstandingly suitable for use by individually tailored completion with, in particular, pigments and, if appropriate, different additives for the production of aqueous basecoats become. One and the same mixing lacquer system can thus be used to prepare various aqueous basecoats by subsequent and individual completion. This of course results in a huge workload and thus increasing the efficiency in the formulation of basecoats, especially on a large scale. The mixed lacquer system can be prepared and stored separately and then completed on an occasion basis with, for example, corresponding pigment pastes.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Basislacken, welches die Zugabe von Pigmenten, insbesondere in Form von Pigmentpasten, zu einem wie oben beschriebenes Mischlacksystem umfasst. Accordingly, the present invention also relates to a process for the preparation of aqueous basecoats, which comprises the addition of pigments, in particular in the form of pigment pastes, to a mixed lacquer system as described above.
Beispiele Examples
Bestimmunqsmethoden Bestimmunqsmethoden
1 . Feststoffgehalt (Festkörper) 1 . Solids content (solids)
Soweit nicht anders angegeben, wurde der Feststoffgehalt, im Folgenden auch als Festanteil bezeichnet, nach DIN EN ISO 3251 bei 130°C; 60 min, Einwaage 1 ,0 g, bestimmt. Wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine offizielle Norm verwiesen, ist hiermit selbstverständlich die zum Anmeldetag geltende Fassung der Norm oder, falls zu diesem Zeitpunkt keine geltende Fassung besteht, die letzte geltende Fassung gemeint.  Unless stated otherwise, the solids content, hereinafter also referred to as solid content, according to DIN EN ISO 3251 at 130 ° C; 60 min, weight 1, 0 g, determined. If reference is made in the context of the present invention to an official standard, this naturally includes the version of the standard applicable at the filing date or, if no valid version at this time, the last valid version.
2. Isocyanatgehalt 2. Isocyanate content
Die Ermittlung des Isocyanat-Gehalts, im Folgenden auch als NCO-Gehalt bezeichnet, wurde durch Zugabe eines Überschusses einer 2%igen N,N-Dibutylamin-Lösung in Xylol zu einer homogenen Lösung der Proben in Aceton / N-Ethylpyrrolidon (1 :1 Vol.-%) durch potentiometrische Rücktitration des Amin-Überschusses mit einer 0,1 N Salzsäure in Anlehnung an die DIN EN ISO 3251 , DIN EN ISO 1 1909 und DIN EN ISO 14896 bestimmt. Über den Anteil eines Polymers (Festkörper) in Lösung kann auf den NCO-Gehalt des Polymers bezogen auf Festkörper zurückgerechnet werden. 3. Hydroxylzahl The determination of the isocyanate content, also referred to below as the NCO content, was achieved by adding an excess of a 2% strength N, N-dibutylamine solution in xylene to a homogeneous solution of the samples in acetone / N-ethylpyrrolidone (1: 1 Vol .-%) determined by potentiometric back-titration of the excess amine with a 0.1 N hydrochloric acid on the basis of DIN EN ISO 3251, DIN EN ISO 1 1909 and DIN EN ISO 14896. About the proportion of a polymer (solid) in solution can be calculated back to the NCO content of the polymer based on solids. 3. Hydroxyl number
Die Hydroxylzahl wurde in Anlehnung an R.-P. Krüger, R. Gnauck und R. Algeier, Plaste und Kautschuk, 20, 274 (1982), mittels Essigsäureanhydrid in Gegenwart von 4- Dimethylaminopyridin als Katalysator in einer Tetrahydrofuran (THF) / Dimethylformamid (DMF)-Lösung bei Raumtemperatur ermittelt, wobei der verbliebene Überschuss an Essigsäureanhydrid nach Acetylierung vollständig hydrolysiert wurde und die Essigsäure mit alkoholischer Kaliumhydroxid-Lösung potentiometrisch zurücktitriert wurde. Acetylierungszeiten von 60 min reichten in allen Fällen aus, um einen vollständigen Umsatz zu garantieren.  The hydroxyl number was based on R.-P. Krüger, R. Gnauck and R. Algeier, Plaste und Kautschuk, 20, 274 (1982), using acetic anhydride in the presence of 4-dimethylaminopyridine as a catalyst in a tetrahydrofuran (THF) / dimethylformamide (DMF) solution at room temperature, the remaining excess of acetic anhydride after acetylation was completely hydrolyzed and the acetic acid was back titrated potentiometrically with alcoholic potassium hydroxide solution. 60 min acetylation times were sufficient in all cases to guarantee complete conversion.
4. Säurezahl 4. acid number
Die Säurezahl wurde in Anlehnung an die DIN EN ISO 21 14 in homogener Lösung aus Tetrahydrofuran (THF) / Wasser (9 Vol. -Teile THF und 1 Vol. -Teil destilliertes Wasser) mit ethanolischer Kaliumhydroxid-Lösung bestimmt.  The acid number was determined on the basis of DIN EN ISO 21 14 in a homogeneous solution of tetrahydrofuran (THF) / water (9 parts by volume of THF and 1 part by volume of distilled water) with ethanolic potassium hydroxide solution.
5. Neutralisationsgrad 5. degree of neutralization
Der Neutralisationsgrad einer Komponente x wurde berechnet aus der Stoffmenge der in der Komponente enthaltenen Carbonsäuregruppen (bestimmt über die Säurezahl) und der Stoffmenge des eingesetzten Neutralisationsmittels.  The degree of neutralization of a component x was calculated from the molar amount of the carboxylic acid groups contained in the component (determined by the acid number) and the molar amount of the neutralizing agent used.
6. Aminäquivalentmasse 6. Amine equivalent mass
Die Aminäquivalentmasse (Lösung) dient der Ermittlung des Amingehalts einer Lösung und wurde wie folgt bestimmt. Es wurde die zu untersuchende Probe bei Raumtemperatur in Eisessig gelöst und gegen 0,1 N Perchlorsäure in Eisessig in Gegenwart von Kristallviolett titriert. Aus der Einwaage der Probe und dem Verbrauch an Perchlorsäure erhielt man die Aminäquivalentmasse (Lösung), die Masse der Lösung des basischen Amins, die nötig ist, ein Mol Perchlorsäure zu neutralisieren.  The amine equivalent mass (solution) serves to determine the amine content of a solution and was determined as follows. The sample to be examined was dissolved in glacial acetic acid at room temperature and titrated against 0.1 N perchloric acid in glacial acetic acid in the presence of crystal violet. From the weight of the sample and the consumption of perchloric acid, the amine equivalent mass (solution), the mass of the basic amine solution necessary to neutralize one mole of perchloric acid, was obtained.
7. Maskierungsgrad der primären Aminogruppen 7. Masking degree of the primary amino groups
Der Maskierungsgrad der primären Aminogruppen wurde mittels IR-Spektrometrie mit einem FT-IR-Spektrometer Nexus (Fa. Nicolet) unter Zuhilfenahme einer IR-Küvette (d=25m, KBr-Fenster) am Absorptionsmaximum bei 3310 cm-1 anhand von Konzentrationsreihen der verwendeten Amine und Normierung auf das Absorptionsmaximum bei 1 1 66 cm-1 (interner Standard) bei 25°C ermittelt. The degree of masking of the primary amino groups was determined by means of IR spectrometry with a Nexus FT-IR spectrometer (Nicolet) with the aid of an IR cuvette (d = 25m, KBr window) at the absorption maximum at 3310 cm -1 determined on the basis of concentration series of the amines used and normalization to the absorption maximum at 1 1 66 cm -1 (internal standard) at 25 ° C.
8. Lösungsmittelgehalt 8. Solvent content
Der Gehalt eines organischen Lösungsmittels an einer Mischung, beispielsweise einer wässrigen Dispersion, wurde mittels Gaschromatographie (Agilent 7890A, 50m Silica- Kapillarsäule mit Polyethylenglykol-Phase bzw. 50m Silica-Kapillarsäule mit Polydimethylsiloxan-Phase, Trägergas Helium, Splitinjektor 250°C, Ofentemperatur 40 - 220°C, Flammionisationsdetektor, Detektortemperatur 275°C, interner Standard n- Propylglykol) ermittelt. The content of an organic solvent in a mixture, for example an aqueous dispersion, was determined by gas chromatography (Agilent 7890A, 50m silica capillary column with polyethylene glycol phase or 50m silica capillary column with polydimethylsiloxane phase, carrier gas helium, split injector 250 ° C, oven temperature 40 - 220 ° C, Flammionisationsdetektor, detector temperature 275 ° C, internal standard n-propyl glycol) determined.
9. Zahlenmittlere Molmasse 9. Number average molecular weight
Die zahlenmittlere Molmasse (Mn) wurde, soweit nicht anders angegeben, mittels eines Dampfdruckosmometers Typ 10.00 (Fa. Knauer) an Konzentrationsreihen in Toluol bei 50°C mit Benzophenon als Eichsubstanz zur Bestimmung der experimentellen Eichkonstante des eingesetzten Messgeräts nach E. Schröder, G. Müller, K.-F. Arndt, "Leitfaden der Polymercharakterisierung", Akademie- Verlag, Berlin, S. 47 - 54, 1982, ermittelt. 10. Mittlere Partikelgröße The number-average molar mass (M n ) was, unless stated otherwise, by means of a steam pressure osmometer type 10.00 (Knauer) in concentration series in toluene at 50 ° C with benzophenone as a calibration substance to determine the experimental calibration constant of the measuring device according to E. Schröder, G Müller, K.-F. Arndt, "Guide of Polymer Characterization", Akademie- Verlag, Berlin, pp. 47-54, 1982. 10. Mean particle size
Die mittlere Partikelgröße (Volumenmittel) der in den erfindungsgemäßen Dispersionen (PD) enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch Photonenkorrelationsspektroskopie (PCS) bestimmt. Konkret zur Messung eingesetzt wurde ein "Malvern Nano S90" (Fa. Malvern Instruments) bei 25 ± 1 °C. Das Gerät deckt einen Größenbereich von 3 bis 3000 nm ab und war ausgestattet mit einem 4mW He-Ne Laser bei 633 nm. Die Dispersionen (PD) wurden soweit mit partikelfreiem, deionisierten Wasser als Dispergiermedium verdünnt, um sie anschließend in einer 1 ml Polystyrol-Küvette bei geeigneter Streuintensität zu vermessen. Die Auswertung erfolgte mittels digitalem Korrelator unter Zuhilfenahme der Auswertungssoftware Zetasizer Vers. 6.32 (Fa. Malvern Instruments). Es wurde fünf Mal gemessen und die Messungen an einer zweiten, frisch präparierten Probe wiederholt. Die Standardabweichung einer 5-fach Bestimmung betrug ^ 4 %. Die maximale Abweichung des arithmetischen Mittels des Volumenmittels (V-average mean) von fünf Einzelmessungen betrug ± 15 %. Die angegebene mittlere Partikelgröße (Volumenmittel) ist das arithmetische Mittel aus der mittleren Partikelgröße (Volumenmittel) der Einzelpräparationen. Die Überprüfung erfolgte mit Polystyrol-Standards mit zertifizierten Partikelgrößen zwischen 50 bis 3000 nm. The mean particle size (volume average) of the polyurethane-polyurea particles present in the dispersions (PD) according to the invention are determined in the context of the present invention by photon correlation spectroscopy (PCS). Specifically used for measurement was a "Malvern Nano S90" (Malvern Instruments) at 25 ± 1 ° C. The device covers a size range from 3 to 3000 nm and was equipped with a 4mW He-Ne laser at 633 nm. The dispersions (PD) were diluted with particle-free, deionized water as dispersing medium, and then in a 1 ml polystyrene. Measure cuvette with suitable scattering intensity. The evaluation was carried out by means of a digital correlator with the aid of the evaluation software Zetasizer Ver. 6.32 (Malvern Instruments). It was five times and measurements repeated on a second freshly prepared sample. The standard deviation of a 5-fold determination was ^ 4%. The maximum deviation of the arithmetic mean of the volume average (V-average mean) of five individual measurements was ± 15%. The reported mean particle size (volume average) is the arithmetic mean of the mean particle size (volume average) of the individual preparations. The test was carried out using polystyrene standards with certified particle sizes between 50 to 3000 nm.
1 1 . Gelanteil 1 1. gel
Der Gelanteil der in den erfindungsgemäßen Dispersionen (PD) enthaltenen Polyurethan- Polyharnstoff-Partikel (Mikrogel-Partikel) wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung gravimetrisch bestimmt. Dabei wurde zunächst aus einer Probe einer wässrigen Dispersion (PD) (Einwaage 1 ,0 g) das enthaltene Polymer über Gefriertrocknung isoliert. Nach Bestimmung der Erstarrungstemperatur, der Temperatur, ab der sich der elektrische Widerstand der Probe bei weiterer Absenkung der Temperatur nicht mehr verändert, erfolgte die Haupttrocknung der vollständig eingefrorenen Probe üblicherweise im Druckbereich des Trocknungsvakuums zwischen 5 mbar und 0,05 mbar, bei einer um 10°C niedrigeren Trocknungstemperatur als der Erstarrungstemperatur. Durch schrittweise Erhöhung der Temperatur der beheizten Stellflächen auf 25°C wurde eine rasche Gefriertrocknung der Polymeren erreicht, wobei nach einer Trocknungsdauer von üblicherweise 12 Stunden die Menge an isoliertem Polymer (Festanteil, ermittelt über die Gefriertrocknung) konstant war und sich auch bei noch längerer Gefriertrocknung nicht mehr änderte. Durch Nachtrocknung bei einer Stellflächentemperatur von 30°C und maximal reduziertem Umgebungsdruck (üblicherweise zwischen 0,05 und 0,03 mbar) wurde eine optimale Trocknung des Polymeren erzielt.  The gel content of the polyurethane-polyurea particles (microgel particles) contained in the dispersions (PD) according to the invention is determined gravimetrically in the context of the present invention. Initially, the polymer contained was isolated by freeze-drying from a sample of an aqueous dispersion (PD) (weight 1, 0 g). After determining the solidification temperature, the temperature at which the electrical resistance of the sample no longer changes upon further lowering of the temperature, the main drying of the completely frozen sample was usually carried out in the pressure range of the drying vacuum between 5 mbar and 0.05 mbar, at 10 ° C lower drying temperature than the solidification temperature. By gradually increasing the temperature of the heated shelves to 25 ° C rapid lyophilization of the polymers was achieved, after a drying time of usually 12 hours, the amount of isolated polymer (solid content, determined by the freeze-drying) was constant and even with prolonged freeze-drying not changed anymore. By post-drying at a shelf temperature of 30 ° C and maximum reduced ambient pressure (usually between 0.05 and 0.03 mbar) optimum drying of the polymer was achieved.
Anschließend wurde das isolierte Polymer für eine Minute bei 130°C im Umluftofen gesintert und danach für 24 Stunden bei 25°C in einem Überschuss Tetrahydrofuran (Verhältnis Tetrahydrofuran zu Festanteil = 300 : 1 ) extrahiert. Dann wurde der unlösliche Anteil des isolierten Polymers (Gelanteil) über eine geeignete Fritte abgetrennt, 4 Stunden bei 50°C im Umluftofen getrocknet, und anschließend zurückgewogen. Es wurde ferner sichergestellt, dass bei der Sintertemperatur von 130°C und Variation der Sinterzeiten zwischen einer Minute und zwanzig Minuten der ermittelte Gelanteil der Mikrogel-Partikel unabhängig von der Sinterzeit ist. Es ist also ausgeschlossen, dass bei der Isolierung des polymeren Feststoffs nachgeschaltete Vernetzungsreaktionen den Gelanteil weiter erhöhen. Subsequently, the isolated polymer was sintered for one minute at 130 ° C in a convection oven and then extracted for 24 hours at 25 ° C in an excess of tetrahydrofuran (ratio of tetrahydrofuran to solid content = 300: 1). Then, the insoluble portion of the isolated polymer (gel portion) was separated via a suitable frit, dried for 4 hours at 50 ° C in a convection oven, and then weighed back. It was further ensured that at the sintering temperature of 130 ° C and variation of the sintering times between one minute and twenty minutes, the determined gel content of the microgel particles is independent of the sintering time. It is therefore impossible that in the isolation of the polymeric solid downstream crosslinking reactions further increase the gel content.
Der auf diese Weise erfindungsgemäß bestimmte Gelanteil wird auch Gelanteil (gefriergetrocknet) genannt. The gel fraction determined in this way according to the invention is also called the gel fraction (freeze-dried).
Parallel wurde ein Gelanteil, im Folgenden auch als Gelanteil (130°C) bezeichnet, gravimetrisch bestimmt, indem aus wässriger Dispersion (Einwaage 1 ,0 g) eine Polymerprobe bei 130°C, 60 min (Festkörper) isoliert wurde. Die Masse des Polymeren wurde bestimmt, um das Polymer anschließend analog zur oben beschriebenen Prozedur 24 Stunden bei 25°C in einem Überschuss an Tetrahydrofuran zu extrahieren, den unlöslichen Anteil (Gelanteil) abzutrennen, zu trocknen und zurück zu wiegen. 12. Löslichkeit in Wasser  At the same time, a proportion of gel, hereinafter also referred to as gel fraction (130 ° C.), was determined gravimetrically by isolating from aqueous dispersion (weight 1, 0 g) a polymer sample at 130 ° C., 60 min (solids). The mass of the polymer was determined to extract the polymer then in analogy to the procedure described above for 24 hours at 25 ° C in an excess of tetrahydrofuran, separate the insoluble fraction (gel fraction), to dry and weigh back. 12. Solubility in water
Die Löslichkeit eines organischen Lösemittels in Wasser wurde bei 20°C wie folgt bestimmt. Das jeweilige organische Lösemittel und Wasser wurden in einem geeigneten Glasgefäß zusammengeben, vermischt und das Gemisch anschließend äquilibriert. Dabei wurden die Mengen von Wasser und dem Lösemittel so gewählt, dass sich nach der Äquilibrierung zwei voneinander getrennte Phasen ergaben. Nach der Äquilibrierung wird über eine Spritze eine Probe aus der wässrigen Phase (das heißt der Phase, die mehr Wasser als organisches Lösemittel enthält) entnommen, im Verhältnis 1 /10 mit Tetrahydrofuran verdünnt und mittels Gaschromatographie der Anteil des Lösemittels bestimmt (Bedingungen siehe Punkt 8. Lösungsmittelgehalt).  The solubility of an organic solvent in water was determined at 20 ° C as follows. The respective organic solvent and water were combined in a suitable glass vessel, mixed and the mixture subsequently equilibrated. The amounts of water and the solvent were chosen so that after equilibration two separate phases resulted. After equilibration, a sample of the aqueous phase (that is, the phase containing more water than organic solvent) is withdrawn via a syringe, diluted with tetrahydrofuran in a ratio of 1/10, and the proportion of the solvent is determined by gas chromatography (conditions see item 8) Solvent content).
Sofern sich unabhängig von den Mengen von Wasser und dem Lösemittel keine zwei Phasen ausbilden, ist das Lösemittel in jeglichem Gewichtsverhältnis mit Wasser mischbar. Dieses somit unbegrenzt in Wasser lösliche Lösemittel (beispielsweise Aceton), ist daher jedenfalls kein Lösemittel (Z.2). 13. Volumenfestkörper (berechnet): Unless two phases are formed regardless of the amounts of water and the solvent, the solvent is miscible with water in any weight ratio. This thus infinitely soluble in water solvent (for example, acetone), therefore, in any case, no solvent (Z.2). 13. Volume solids (calculated):
Der Volumenfestkörper wurde nach VdL-RL 08,„Ermittlung des Festkörpervolumens von Korrosionsschutz-Beschichtungsstoffen als Basis für Ergiebigkeitsberechnungen", Verband der Lackindustrie e.V., Ausgabe Dez. 1999, berechnet. Der Volumenfestkörper VFK (Festkörpervolumen) wurde nach folgender Formel unter Einbeziehung der Stoffeigenschaften der relevanten Einsatzstoffe (Dichte der Lösemittel, Dichte der Feststoffe) berechnet:  The volume solid was calculated according to VdL-RL 08, "Determination of the Solid Volume of Anti-Corrosive Coating Materials as the Basis for Yield Calculations", Verband der Lackindustrie eV, Edition Dec. 1999. The volume solids VFK (solids volume) was calculated according to the following formula including the material properties of the relevant input materials (density of solvents, density of solids):
VFK = ( Dichte (Naßlack) x Festanteil (Naßlack) ) / Dichte (eingebrannter Lack) VFK = (density (wet paint) x solid content (wet paint)) / density (baked paint)
VFK Volumenfestkörper in % VFK volume solids in%
Dichte (Naßlack): berechnete Dichte des Naßlacks aus der Dichte der  Density (wet paint): calculated density of wet paint from the density of the wet paint
Einzelkomponenten (Dichte Lösungsmittel  Individual components (density solvent
Feststoffe) in g/cm3 Solids) in g / cm 3
Festanteil (Naßlack) Feststoffgehalt (in %) des Naßlacks, nach DIN EN ISO  Solid content (wet paint) Solid content (in%) of the wet paint, according to DIN EN ISO
3251 bei 130°C, 60min, Einwaage 1 ,0g, bestimmt. Dichte (eingebrannter Lack) Dichte des eingebrannten Lacks auf dem Blech in g/cm3 3251 at 130 ° C, 60min, weight 1, 0g determined. Density (baked-on paint) Density of the baked paint on the sheet in g / cm 3
Herstellung einer Dispersion (PD) Eine Dispersion (PD) wurde folgendermaßen hergestellt: a) Herstellung einer teilneutralisierten Präpolymerlösunq Preparation of a dispersion (PD) A dispersion (PD) was prepared as follows: a) Preparation of a partially neutralized prepolymer solution
In einem Reaktionsgefäß, ausgerüstet mit Rührer, Innenthermometer, Rückflußkühler und elektrischer Heizung, wurden 559,7 Gewichtsteile eines linearen Polyesterpolyols und 27,2 Gewichtsteile Dimethylolpropionsäure (Fa. GEO Speciality Chemicals) in 344,5 Gewichtsteilen Methylethylketon unter Stickstoff gelöst. Das lineare Polyesterdiol wurde zuvor aus dimerisierter Fettsäure (Pripol® 1012, Fa. Croda), Isophthalsäure (Fa. BP Chemicals) und Hexan-1 ,6-diol (Fa. BASF SE) hergestellt (Gewichtsverhältnis der Ausgangsstoffe: dimere Fettsäure zu Isophthalsäure zu Hexan-1 ,6-diol = 54,00 : 30,02 : 15,98) und wies eine Hydroxylzahl von 73 mg KOH / g Festanteil, eine Säurezahl von 3,5 mg KOH / g Festanteil und eine berechnete, zahlenmittlere Molmasse von 1379 g/mol und eine über Dampfdruckosmometrie bestimmte zahlenmittlere Molmasse von 1350 g/mol auf. In a reaction vessel equipped with stirrer, internal thermometer, reflux condenser and electric heater, 559.7 parts by weight of a linear polyester polyol and 27.2 parts by weight of dimethylolpropionic acid (GEO Specialty Chemicals) were dissolved in 344.5 parts by weight of methyl ethyl ketone under nitrogen. The linear polyester diol was previously from dimerized fatty acid (. Pripol ® 1012 Croda), isophthalic acid (Fa. BP Chemicals) and hexane-1, 6-diol (Fa. BASF SE) was prepared (weight ratio of the starting materials: dimer fatty acid to isophthalic acid to Hexane-1, 6-diol = 54.00: 30.02: 15.98) and had a hydroxyl value of 73 mg KOH / g solids, an acid number of 3.5 mg KOH / g solids, and a calculated number average molecular weight of 1379 g / mol and a determined by Dampfdrucksmometrie number average molecular weight of 1350 g / mol.
Zu der resultierenden Lösung wurden bei 30°C hintereinander 213,2 Gewichtsteile Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat (Desmodur® W, Fa. Bayer MaterialScience) mit einem Isocyanatgehalt von 32,0 Gew.-% und 3,8 Gewichtsteile Dibutylzinndilaurat (Fa. Merck) hinzugegeben. Anschließend wurde unter Rühren auf 80°C erwärmt. Es wurde bei dieser Temperatur weiter gerührt, bis der Isocyanatgehalt der Lösung 1 ,49 Gew.-% betrug und konstant war. Danach wurden 626,2 Gewichtsteile Methylethylketon zum Präpolymer gegeben und das Reaktionsgemisch auf 40°C abgekühlt. Nach Erreichen von 40°C wurden 1 1 ,8 Gewichtsteile Triethylamin (Fa. BASF SE) innerhalb von zwei Minuten zugetropft und weitere 5 Minuten der Ansatz gerührt. b) Umsetzung des Präpolvmeren mit Diethylentriamindiketimin To the resulting solution 213.2 parts by weight of dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate were added at 30 ° C after the other (Desmodur ® W, Fa. Bayer Material Science) with an isocyanate content of 32.0 wt .-% and 3.8 parts by weight of dibutyltin dilaurate ( Fa. Merck) added. The mixture was then heated to 80 ° C. with stirring. It was further stirred at this temperature until the isocyanate content of the solution was 1, 49 wt .-% and was constant. Thereafter, 626.2 parts by weight of methyl ethyl ketone were added to the prepolymer and the reaction mixture was cooled to 40 ° C. After reaching 40 ° C 1 1, 8 parts by weight of triethylamine (BASF SE) were added dropwise within two minutes and stirred for a further 5 minutes the approach. b) Reaction of the prepolymer with diethylenetriaminediketimine
Anschließend wurden 30,2 Gewichtsteile einer 71 ,9 Gew.-% Anlösung von Diethylentriamindiketimin in Methylisobutylketon (Verhältnis Isocyanatgruppen des Präpolymeren zu Diethylentriamindiketimin (mit einer sekundären Aminogruppe): 5 : 1 mol/mol, entspricht zwei NCO-Gruppen pro blockierter, primärer Aminogruppe) innerhalb einer Minute zugemischt, wobei die Reaktionstemperatur nach Zugabe zur Präpolymerlösung kurzzeitig um 1 °C anstieg. Die Anlösung von Diethylentriamindiketimin in Methylisobutylketon wurde zuvor durch azeotropes Auskreisen von Reaktionswasser bei der Reaktion von Diethylentriamin (Fa. BASF SE) mit Methylisobutylketon in Methylisobutylketon bei 1 10 - 140°C hergestellt. Durch Verdünnen mit Methylisobutylketon wurde auf eine Aminäquivalentmasse (Lösung) von 124,0 g/eq eingestellt. Mittels IR-Spektroskopie wurde anhand der Restabsorption bei 3310 cm-1 eine Blockierung der primären Aminogruppen von 98,5% ermittelt. Der Feststoffgehalt der Isocyanatgruppen-haltigen Polymerlösung wurde mit 45,3 % bestimmt. c) Disperqierunq und Vakuumdestillation Subsequently, 30.2 parts by weight of a 71, 9 wt .-% solution of Diethylentriamindiketimin in methyl isobutyl ketone (ratio of isocyanate groups of prepolymer to Diethylentriamindiketimin (with a secondary amino group): 5: 1 mol / mol, corresponds to two NCO groups per blocked primary amino group ) within a minute, wherein the reaction temperature after addition to the prepolymer solution briefly increased by 1 ° C. The dissolution of diethylenetriaminediketimine in methyl isobutyl ketone was previously prepared by azeotropic removal of water of reaction in the reaction of diethylenetriamine (BASF SE) with methyl isobutyl ketone in methyl isobutyl ketone at 110-104 ° C. Dilution with methyl isobutyl ketone was adjusted to an amine equivalent mass (solution) of 124.0 g / eq. By means of IR spectroscopy, based on the residual absorption at 3310 cm -1, a blocking of the primary amino groups of 98.5% was determined. The solids content of the isocyanate group-containing polymer solution was determined to be 45.3%. c) Dispersing and vacuum distillation
Nach 30 Minuten Rühren bei 40°C wurde der Inhalt des Reaktors innerhalb von 7 Minuten in 1206 Gewichtsteile deionisiertes Wasser (23°C) dispergiert. Aus der resultierenden Dispersion wurde Methylethylketon bei 45°C unter Vakuum abdestilliert und eventuelle Lösemittel- und Wasserverluste mit deionisiertem Wasser ausgeglichen, so dass ein Feststoffgehalt von 40 Gew.-% resultierte. After stirring for 30 minutes at 40 ° C, the contents of the reactor were dispersed within 7 minutes in 1206 parts by weight of deionized water (23 ° C). From the resulting dispersion methyl ethyl ketone was distilled off at 45 ° C under vacuum and possibly Solvent and water losses were balanced with deionized water to give a solids content of 40% by weight.
Es wurde eine weiße, stabile, feststoffgehaltreiche, niedrigviskose Dispersion mit vernetzten Partikeln erhalten, die auch nach 3 Monaten keinerlei Absetzen aufwies. Die so erhaltene Mikrogel-Dispersion wies folgende Kennzahlen auf:  A white, stable, solids-rich, low-viscosity dispersion with crosslinked particles was obtained, which had no settling even after 3 months. The microgel dispersion thus obtained had the following characteristics:
Feststoffgehalt (1 30°C, 60min, 1 g): 40,2 Gew.-%  Solids content (1 30 ° C., 60 min, 1 g): 40.2% by weight
Methylethylketon-Gehalt (GC) : 0,2 Gew.-%  Methyl ethyl ketone content (GC): 0.2% by weight
Methylisobutylketon-Gehalt (GC) : 0,1 Gew.-%  Methyl isobutyl ketone (GC) content: 0.1% by weight
Viskosität (23°C, Rotationsviskosimeter, Scherrate= 1 000/s): 15 mPa s  Viscosity (23 ° C, rotational viscometer, shear rate = 1 000 / s): 15 mPa s
Säurezahl 1 7,1 mg KOH / g Acid number 1 7.1 mg KOH / g
Feststoffgehalt  Solids content
Neutralisationsgrad (berechnet) 49 %  Neutralization degree (calculated) 49%
pH (23°C) 7,4 pH (23 ° C) 7.4
Partikelgröße (Photokorrelationsspektroskopie, Volumenmittel) 1 67 nm Particle size (photocorrelation spectroscopy, volume average) 1 67 nm
Gelanteil (gefriergetrocknet) 85,1 Gew.-% Gel content (freeze-dried) 85.1% by weight
Gelanteil (1 30°C) 87,3 Gew.-%  Gel content (1 30 ° C) 87.3% by weight
Herstellung von erfindunqsqemäß einzusetzenden Wasserbasislacken Die in der Tabelle 1 aufgeführten Komponenten wurden in der angegebenen Reihenfolge zu wässrigen Mischlacksystemen zusammengerührt. Während das Mischlacksystem 1 ein Melaminharz als Vernetzungsmittel enthält, ist das Mischlacksystem 2 vollständig frei von Vernetzungsmitteln. Beide Mischlacksysteme enthalten die oben beschriebene Dispersion (PD) und sind vollständig frei von Verdickern wie beispielsweise anorganischen Verdickern. Preparation of Water-Based Lacquers to be Used According to the Invention The components listed in Table 1 were stirred together in the order given to aqueous mixed-mixing systems. While the paint system 1 contains a melamine resin as a crosslinking agent, the paint system 2 is completely free of crosslinking agents. Both mixing systems contain the dispersion (PD) described above and are completely free of thickeners such as inorganic thickeners.
Tabelle 1 : Mischlacksysteme 1 und 2 Table 1: Mixing systems 1 and 2
MischlackMischlack¬ MischlackMischlack¬
Komponente component
system 1 system 2  system 1 system 2
Gew.-Teile Gew.-Teile  Parts by weight parts by weight
Dispersion (PD) 55,000 54,000 Butylglykol 5,300 4,500Dispersion (PD) 55,000 54,000 Butyl glycol 5,300 4,500
Wasser 8,300 1 1 ,000 Water 8,300 1 1, 000
Polyester hergestellt gemäß Seite 28, Zeilen 13  Polyester prepared according to page 28, lines 13
5,400 - bis 33 der WO 2014/033135 A2  5,400 - to 33 of WO 2014/033135 A2
Polyester-Dispersion; hergestellt gemäß Beispiel  Polyester dispersion; prepared according to example
- 12,500  - 12,500
D, Spalte 16, Zeilen 37-59 der DE 4009858 A1  D, column 16, lines 37-59 of DE 4009858 A1
Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisat- Dispersion, hergestellt gemäß Seite 7, Zeile 55 bis 9,700 9,000  Polyurethane-polyacrylate copolymer dispersion prepared according to page 7, line 55 to 9,700 9,000
Seite 8, Zeile 23 der DE 4437535 A1  Page 8, line 23 of DE 4437535 A1
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10%- Aqueous solution of dimethylethanolamine (10%
1 ,600 3,300 1, 600 3,300
ig)  ig)
Polypropylenglykol 1 ,400 1 ,500  Polypropylene glycol 1, 400 1, 500
TMDD BG 52 (BASF) (ENTHÄLT 48 GEW.-%  TMDD BG 52 (BASF) (CONTAINS 48% by weight)
3,200 3,000  3,200 3,000
BUTYLGLYKOL)  BUTYL CELLOSOLVE)
Melamin-Formaldehyd-Harz (Resimene 755) 10,100 -  Melamine-formaldehyde resin (Resimene 755) 10,100 -
Ausgehend von den in Tabelle 1 beschriebenen Mischlacksystemen wurden unterschiedliche unifarbene wässrige Basislacke und färb- und effektgebende wässrige Basislacke hergestellt. Dazu wurden die Mischlacksysteme mit den gewünschten Tönpasten und gegebenenfalls weiteren Additiven und Lösungsmitteln komplettiert. So können beispielweise, je nach Bedarf, UV-Schutz-Additive und/oder Additive für den Verlauf oder die Reduktion der Oberflächenspannung eingesetzt werden. Starting from the mixed-paint systems described in Table 1, different unifarbene aqueous basecoats and colored and effect-based aqueous basecoats were prepared. For this purpose, the mixed-paint systems were completed with the desired tinting pastes and optionally further additives and solvents. Thus, for example, as needed, UV protection additives and / or additives for the course or the reduction of the surface tension can be used.
Die Tabellen 2 bis 5 zeigen die Zusammensetzungen der hergestellten wässrigen Basislacke, wobei die angegebenen Komponenten in der angegebenen Reihenfolge vermischt wurden. Hierbei sind auch die Bestandteile der Mischlacksysteme einzeln aufgelistet, da die Verwendung der Mischlacksysteme zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend notwendig ist. Dieselben Basislacke resultieren durch entsprechendes Zusammengeben der Einzelkomponenten in der angegebenen Reihenfolge. Alle wässrigen Basislacke (BC) wiesen einen pH-Wert von 7,8 bis 8,6 und eine Spritzviskosität von 70 bis 1 10 mPa s bei einer Scherbelastung von 1000 s~ gemessen mit einem Rotations- Viskosimeter (Gerät Rheomat RM 180 der Firma Mettler-Toledo) bei 23°C, auf. Tabelle 2: Basislacke 1 (grau) und 2 (weiß), basierend auf Mischlacksystem 1 Tables 2 to 5 show the compositions of the prepared aqueous basecoats, wherein the indicated components were mixed in the order given. In this case, the constituents of the mixed-paint systems are also listed individually, since the use of the mixed-paint systems is advantageous, but not absolutely necessary. The same basecoats result by appropriately combining the individual components in the specified order. All aqueous basecoats (BC) had a pH of 7.8 to 8.6 and a spray viscosity of 70 to 1 10 mPa s at a shear stress of 1000 s ~ measured with a rotary viscometer (Rheomat RM 180 from Mettler Toledo) at 23 ° C, on. Table 2: basecoats 1 (gray) and 2 (white), based on mixed lacquer system 1
Die Basislacke 1 und 2 sind für mindestens 4 Wochen bei 40 °C lagerstabil, das heißt sie weisen in dieser Zeit keinerlei Absetzneigung und keine signifikante Änderung (weniger als 15 %) der Niederscherviskosität (Scherbelastung von 1 s~ gemessen mit einem Rotations- Viskosimeter) auf. Der Basislack 1 weist einen Festkörper von 42 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 35 % auf. Der Basislack 2 weist einen Festkörper von 47 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 35 % auf. The basecoats 1 and 2 are stable for at least 4 weeks at 40 ° C., ie they show no settling tendency at this time and no significant change (less than 15%) in the low shear viscosity (shear stress of 1 s ~ measured with a rotary viscometer) on. The basecoat 1 has a solids content of 42% and a calculated volume solids of 35%. The basecoat 2 has a solids content of 47% and a calculated volume solids of 35%.
Tabelle 3: Basislacke 3 (grau) und 4 (weiß), basierend auf Mischlacksystem 2 Table 3: basecoats 3 (gray) and 4 (white), based on mixed lacquer system 2
Die Basislacke 3 und 4 sind für mindestens 4 Wochen bei 40 °C lagerstabil, das heißt sie weisen in dieser Zeit keinerlei Absetzneigung und keine signifikante Änderung (weniger als 15 %) der Niederscherviskosität (Scherbelastung von 1 s~ gemessen mit einem Rotations- Viskosimeter) auf. Der Basislack 3 weist einen Festkörper von 38 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 32 % auf. Der Basislack 4 weist einen Festkörper von 42 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 31 % auf. Tabelle 4: Basislacke 5 (silber) und 6 (rot), basierend auf Mischlacksystem 1 The basecoats 3 and 4 are stable in storage for at least 4 weeks at 40 ° C, that is they have at this time no tendency to settle and no significant change (less than 15%) of the low shear viscosity (shear stress of 1 s ~ measured with a rotational viscometer) on. The basecoat 3 has a solids content of 38% and a calculated volume solids content of 32%. The basecoat 4 has a solids content of 42% and a calculated volume solids content of 31%. Table 4: basecoats 5 (silver) and 6 (red), based on mixed lacquer system 1
Komponente BC 5 (silber) BC 6 (rot) Component BC 5 (silver) BC 6 (red)
Gew.-Teile Gew.-Teile Parts by weight parts by weight
Dispersion (PD) 30,733 30,483Dispersion (PD) 30,733 30,483
Butylglykol 2,962 2,937Butylglycol 2.962 2.937
Wasser 4,638 4,600Water 4,638 4,600
Polyester, hergestellt gemäß Seite 28, Zeilen 13 Polyester, prepared according to page 28, lines 13
3,017 2,993 bis 33 der WO 2014/033135 A2  3,017 2,993 to 33 of WO 2014/033135 A2
Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisat- Dispersion, hergestellt gemäß Seite 7, Zeile 55 bis 5,421 5,376 Seite 8, Zeile 23 der DE 4437535 A1  Polyurethane-polyacrylate mixed polymer dispersion prepared according to page 7, line 55 to 5,421 5,376 page 8, line 23 of DE 4437535 A1
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10 %- Aqueous solution of dimethylethanolamine (10%
0,894 0,887 ig) 0,894 0,887 ig)
Polypropylenglykol 0,782 0,776 Polypropylene glycol 0,782 0,776
TMDD BG 52 (BASF) (ENTHÄLT 48 GEW.-% TMDD BG 52 (BASF) (CONTAINS 48% by weight)
1 ,788 1 ,774 BUTYLGLYKOL)  1, 788 1, 774 BUTYL GLYCOL)
Melamin-Formaldehyd-Harz (Resimene 755) 5,644 5,598  Melamine-formaldehyde resin (Resimene 755) 5.644 5.598
Tönpaste (Schwarz) - 0,764Toning Paste (Black) - 0,764
Tönpaste (Rot) - 18,442Toning paste (red) - 18,442
Aluminiumpigment (ALU STAPA IL HYDROLAN Aluminum pigment (ALU STAPA IL HYDROLAN
6,348 - 2192 NR.5)  6,348 - 2192 NR.5)
Aluminiumpigment (ALU STAPA IL HYDROLAN  Aluminum pigment (ALU STAPA IL HYDROLAN
2,727 - 2197 NR.5)  2,727 - 2197 NR.5)
Aluminiumpigment (PALIOCROM-ORANGE  Aluminum pigment (PALIOCROM ORANGE
- 0,764 L2804 (ex EH 0)  - 0.764 L2804 (ex EH 0)
Butylglykol 5,722 0,764 Butyl glycol 5,722 0,764
Polyester; hergestellt gemäß Beispiel D, Spalte Polyester; prepared according to Example D, column
5,722 0,764 16, Zeilen 37-59 der DE 4009858 A1  5,722 0,764 16, lines 37-59 of DE 4009858 A1
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10 %- Aqueous solution of dimethylethanolamine (10%
0,805 0,076 ig) 0.805 0.076 ig)
Micapigment (MEARLIN EXT. FINE RUSSET 459  Micapigment (MEARLIN EXT. FINE RUSSET 459
- 2,246 V)  - 2.246 V)
Micapigment (MEARLIN EXT. SUPER RUSSET  Micapigment (MEARLIN EXT. SUPER RUSSET
- 0,764 459 Z) Mischlack, hergestellt gemäß Spalte 1 1 , Zeilen 1 - 0.764 459 Z) Mixture prepared according to column 1 1, lines 1
- 9,365  - 9,365
bis 13 der EP 1534792 B1  to 13 of EP 1534792 B1
TINUVIN 384-2, 95%MPA 0,536 0,640  TINUVIN 384-2, 95% MPA 0.536 0.640
TINUVIN 123 0,358 0,430  TINUVIN 123 0.358 0.430
BYK-381 - 0,478  BYK-381 - 0.478
Wasser 21 ,314 8,122 Water 21, 314 8,122
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10 %- Aqueous solution of dimethylethanolamine (10%
0,590 0,956 0.590 0.956
ig)  ig)
Die Basislacke 5 und 6 sind für mindestens 4 Wochen bei 40 °C lagerstabil, das heißt sie weisen in dieser Zeit keinerlei Absetzneigung und keine signifikante Änderung (weniger als 15 %) der Niederscherviskosität (Scherbelastung von 1 s~ gemessen mit einem Rotations- Viskosimeter) auf. Der Basislack 5 weist einen Festkörper von 31 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 27 % auf. Der Basislack 6 weist einen Festkörper von 38 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 34 % auf The basecoats 5 and 6 are stable in storage for at least 4 weeks at 40 ° C, that is they have at this time no tendency to settle and no significant change (less than 15%) of the low shear viscosity (shear stress of 1 s ~ measured with a rotational viscometer) on. The basecoat 5 has a solids content of 31% and a calculated volume solids content of 27%. The basecoat 6 has a solids content of 38% and a calculated volume solids content of 34%
Tabelle 5: Basislacke 7 (silber) und 8 (rot), basierend auf Mischlacksystem 2 Table 5: basecoats 7 (silver) and 8 (red), based on mixed lacquer system 2
Komponente BC 7 (silber) BC 8 (rot)  Component BC 7 (silver) BC 8 (red)
Gew.-Teile Gew.-Teile  Parts by weight parts by weight
Dispersion (PD) 31 ,355 30,283  Dispersion (PD) 31, 355 30.283
Butylglykol 2,613 2,524  Butyl glycol 2,613 2,524
Wasser 6,387 6,169  Water 6,387 6,169
Polyester-Dispersion; hergestellt gemäß Beispiel  Polyester dispersion; prepared according to example
7,258 7,010  7,258 7,010
D, Spalte 16, Zeilen 37-59 der DE 4009858 A1  D, column 16, lines 37-59 of DE 4009858 A1
Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisat- Dispersion, hergestellt gemäß Seite 7, Zeile 55 bis 5,226 5,047  Polyurethane-polyacrylate copolymer dispersion prepared according to page 7, lines 55 to 5,226 5,047
Seite 8, Zeile 23 der DE 4437535 A1  Page 8, line 23 of DE 4437535 A1
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10 %- Aqueous solution of dimethylethanolamine (10%
1 ,887 1 ,822 1, 887 1, 822
ig)  ig)
Polypropylenglykol 0,871 0,841  Polypropylene glycol 0.871 0.841
TMDD BG 52 (BASF) (ENTHÄLT 48 GEW.-%  TMDD BG 52 (BASF) (CONTAINS 48% by weight)
1 ,742 1 ,682  1, 742 1, 682
BUTYLGLYKOL) Tönpaste (Schwarz) 0,540BUTYL CELLOSOLVE) Toning paste (Black) 0,540
Tönpaste (Rot) 12,800 Toning paste (Red) 12,800
Aluminiumpigment (ALU STAPA IL HYDROLAN  Aluminum pigment (ALU STAPA IL HYDROLAN
4,666  4,666
2192 NR.5)  2192 NR.5)
Aluminiumpigment (ALU STAPA IL HYDROLAN  Aluminum pigment (ALU STAPA IL HYDROLAN
2,000  2,000
2197 NR.5)  2197 NR.5)
Aluminiumpigment (PALIOCROM-ORANGE  Aluminum pigment (PALIOCROM ORANGE
0,540  0,540
L2804 (ex EH 0)  L2804 (ex EH 0)
Micapigment (MEARLIN EXT. FINE RUSSET 459  Micapigment (MEARLIN EXT. FINE RUSSET 459
1 ,620  1, 620
V)  V)
Micapigment (MEARLIN EXT. SUPER RUSSET  Micapigment (MEARLIN EXT. SUPER RUSSET
0,540  0,540
459 Z)  459 Z)
Mischlack, hergestellt gemäß Spalte 1 1 , Zeilen 1  Mixture prepared according to column 1 1, lines 1
13,332 8,100  13,332 8,100
bis 13 der EP 1534792 B1  to 13 of EP 1534792 B1
Butylglykol 5,000 2,700  Butyl glycol 5,000 2,700
Organischer Verdicker (PAc thick., AS S130 sol.) 7,500 5,400  Organic thickener (PAc thick., AS S130 sol.) 7,500 5,400
Wasser 10,000 10,000  Water 10,000 10,000
Wasser 4,000 4,000 Water 4,000 4,000
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10 %- Aqueous solution of dimethylethanolamine (10%
1 ,700 2,000 1, 700 2,000
ig)  ig)
Die Basislacke 7 und 8 sind für mindestens 4 Wochen bei 40 °C lagerstabil, das heißt sie weisen in dieser Zeit keinerlei Absetzneigung und keine signifikante Änderung (weniger als 15 %) der Niederscherviskosität (Scherbelastung von 1 s~ gemessen mit einem Rotations- Viskosimeter) auf. Der Basislack 7 weist einen Festkörper von 19 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 22 % auf. Der Basislack 8 weist einen Festkörper von 24 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 21 % auf The basecoats 7 and 8 are stable for storage for at least 4 weeks at 40 ° C., ie they show no settling tendency at this time and no significant change (less than 15%) in the low shear viscosity (shear stress of 1 s ~ measured with a rotary viscometer) on. The basecoat 7 has a solids content of 19% and a calculated volume solids content of 22%. The basecoat 8 has a solids content of 24% and a calculated volume solids content of 21%
Herstellung der oben genannten Tönpasten: Die Tönpaste (schwarz) wurde aus 25 Gewichtsteilen einer gemäß der internationalen Patentanmeldung WO 91 /15528 Bindemitteldispersion A hergestellten acrylierten Polyurethandispersion, 10 Gewichtsteilen Ruß, 0,1 Gewichtsteilen Methylisobutylketon, 1 ,36 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin (10%ig in VE-Wasser), 2 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Polyethers (Pluriol® P900 der Firma BASF SE) und 61 ,45 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser hergestellt. Preparation of the above-mentioned tinting pastes: The tinting paste (black) was prepared from 25 parts by weight of an acrylated polyurethane dispersion prepared according to International Patent Application WO 91/15528 Binder Dispersion A, 10 parts by weight carbon black, 0.1 part by weight methyl isobutyl ketone, 1, 36 parts by weight dimethylethanolamine (10% pure) Deionized water), 2 parts by weight of one commercially available polyethers (Pluriol® P900 BASF SE) and 61, 45 parts by weight of deionized water.
Die Tönpaste (weiß) wurde aus 43 Gewichtsteilen einer gemäß der internationalen Patentanmeldung WO 91 /15528 Bindemitteldispersion A hergestellten acrylierten Polyurethandispersion, 50 Gewichtsteilen Titan Rutil 231 0, 3 Gewichtsteilen 1 -Propoxy- 2-Propanol und 4 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser hergestellt. The tinting paste (white) was prepared from 43 parts by weight of an acrylated polyurethane dispersion prepared according to International Patent Application WO 91/15528 Binder Dispersion A, 50 parts by weight of titanium rutile 231 0, 3 parts by weight of 1-propoxy-2-propanol and 4 parts by weight of deionized water.
Die Tönpaste (rot) wurde aus 38,4 Gewichtsteilen einer gemäß der internationalen Patentanmeldung WO 91 /15528 Bindemitteldispersion A hergestellten acrylierten Polyurethandispersion, 47,1 Gewichtsteilen Bayferrox® 1 3 BM/P, 0,6 Gewichtsteilen Dimethylethanolamin (1 0%ig in VE-Wasser), 4,7 Gewichtsteilen eines handelsüblichen Polyethers (Pluriol® P900 der Firma BASF SE), 2 Gewichtsteilen Butylglykol und 7,2 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser hergestellt. Herstellung eines zum Vergleich einzusetzenden Wasserbasislacks V1 The tinting paste (red) was composed of 38.4 parts by weight of an acrylated polyurethane dispersion prepared according to International Patent Application WO 91/15528 Binder Dispersion A, 47.1 parts by weight of Bayferrox® 1 3 BM / P, 0.6 parts by weight of dimethylethanolamine (10% in VE Water), 4.7 parts by weight of a commercially available polyether (Pluriol® P900 from BASF SE), 2 parts by weight of butylglycol and 7.2 parts by weight of deionized water. Preparation of a Waterborne Basecoat V1 to be Used for Comparison
Komponente BC V1 (Silber) Component BC V1 (Silver)
Gew.-Teile  Parts by weight
3%ige Na-Mg-Schichtsilikatlösung 21 ,0  3% NaMg layered silicate solution 21, 0
Wasser 1 ,80  Water 1, 80
Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisat- Dispersion, hergestellt gemäß Seite 7, Zeile 55 bis 3,50  Polyurethane-polyacrylate copolymer dispersion prepared according to page 7, lines 55 to 3.50
Seite 8, Zeile 23 der DE 4437535 A1  Page 8, line 23 of DE 4437535 A1
TMDD BG 52 (BASF) (ENTHÄLT 48 GEW.-%  TMDD BG 52 (BASF) (CONTAINS 48% by weight)
0,4  0.4
BUTYLGLYKOL)  BUTYL CELLOSOLVE)
Wasser 3,00  Water 3,00
Rheovis® PU1250 (BASF) 0,1  Rheovis® PU1250 (BASF) 0.1
Butylglykol 0,1  Butyl glycol 0.1
Wasser 3,00  Water 3,00
Butylglykol 4,50  Butyl glycol 4,50
Polyester-Dispersion; hergestellt gemäß Beispiel  Polyester dispersion; prepared according to example
2,00  2.00
D, Spalte 16, Zeilen 37-59 der DE 4009858 A1 TMDD BG 52 (BASF) (ENTHÄLT 48 GEW.-% 0,30 D, column 16, lines 37-59 of DE 4009858 A1 TMDD BG 52 (BASF) (CONTAINS 48% by weight 0.30
BUTYLGLYKOL)  BUTYL CELLOSOLVE)
Melamin-Formaldehyd-Harz (Luwipal 052) 3,80  Melamine-formaldehyde resin (Luwipal 052) 3.80
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10%- 0,20  Aqueous solution of dimethylethanolamine (10% - 0.20
ig)  ig)
Polypropylenglykol 0,90  Polypropylene glycol 0.90
Wasser 2,00  Water 2,00
Polyurethan-Polyacrylat-Mischpolymerisat- Dispersion, hergestellt gemäß Seite 24, Zeile 14 18,00  Polyurethane-polyacrylate copolymer dispersion prepared according to page 24, line 14 18.00
bis Seite 26, Zeile 6 und Seite 34, Zeile 26 bis  to page 26, line 6 and page 34, line 26 to
Seite 35, Zeile 30 der WO 2015/007427 A1  Page 35, line 30 of WO 2015/007427 A1
TMDD BG 52 (BASF) (ENTHÄLT 48 GEW.-%  TMDD BG 52 (BASF) (CONTAINS 48% by weight)
0,50  0.50
BUTYLGLYKOL)  BUTYL CELLOSOLVE)
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10%- 0,50  Aqueous solution of dimethylethanolamine (10% - 0.50
ig)  ig)
Wasser 3,00  Water 3,00
Rheovis® AS S130 (BASF) 0,50  Rheovis® AS S130 (BASF) 0.50
Wasser 7,50  Water 7.50
Butanol 1 ,50  Butanol 1, 50
Wasser 2,00  Water 2,00
Aluminiumpigment (ALU STAPA Hydrolux  Aluminum pigment (ALU STAPA Hydrolux
0,80  0.80
VP51284)  VP51284)
Aluminiumpigment (ALU STAPA Hydrolux 2192) 3,50 Aluminum pigment (ALU STAPA Hydrolux 2192) 3,50
Butylglykol 5,20  Butyl glycol 5.20
Polyester-Dispersion; hergestellt gemäß Beispiel  Polyester dispersion; prepared according to example
2,60  2.60
D, Spalte 16, Zeilen 37-59 der DE 4009858 A1  D, column 16, lines 37-59 of DE 4009858 A1
Wässrige Lösung von Dimethylethanolamin (10%- 0,30  Aqueous solution of dimethylethanolamine (10% - 0.30
ig)  ig)
Wasser 4,50  Water 4,50
Triisobutylphosphat 1 ,00  Triisobutyl phosphate 1, 00
Der Basislack V1 ist für mindestens 4 Wochen bei 40 °C lagerstabil, das heißt sie weisen in dieser Zeit keinerlei Absetzneigung und keine signifikante Änderung (weniger als 15 %) der Niederscherviskosität (Scherbelastung von 1 s~ gemessen mit einem Rotations- Viskosimeter) auf. Er weist einen Festkörper von 19 % und einen berechneten Volumenfestkörper von 1 6 % auf. Basecoat V1 is stable in storage for at least 4 weeks at 40 ° C., ie it exhibits no settling tendency at this time and no significant change (less than 15%) in the low-shear viscosity (shear stress of 1 s ~ measured with a rotation Viscometer). It has a solids content of 19% and a calculated volume solids of 16%.
Herstellung von Mehrschichtlackierunqen unter Einsatz der Basislacke 1 bis 8 und V1 sowie anwendunqstechnische Untersuchung dieser Lackierunqen Production of multicoat paint systems using the basecoats 1 to 8 and V1 and application-oriented examination of these coatings
Als Kunststoffsubstrate für die Lackierung wurden durch Beflammung vorbehandelte Hifax-Tafeln (PP/EPDM-Blend) verwendet. Gegebenenfalls wurde dann auf den beflammten Substraten unter Einsatz eines handelsüblichen Füllers eine gehärtete Füllerschicht hergestellt (vergleiche Tabelle A). As plastic substrates for the painting, flame-pretreated Hifax sheets (PP / EPDM blend) were used. Optionally, a cured surfacer coat was then prepared on the fired substrates using a commercial filler (see Table A).
Im Anschluss daran wurde jeweils ein färb- und/oder effektgebender Basislack über elektrostatischen Sprühauftrag in einer Schichtdicke von 20 Mikrometern appliziert, anschließend für 10 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet und dann für 10 Minuten bei 80°C zwischengetrocknet. Auf diese zwischengetrocknete Basislackschicht wurde ein handelsüblicher Zweikomponentenklarlack in einer Schichtdicke von 35-45 Mikrometern über elektrostatischen Sprühauftrag appliziert und der Gesamtaufbau dann nochmals für 10 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet und anschließend bei 80°C für 30 Minuten gehärtet. Von den so hergestellten Mehrschichtlackierungen wurden die Haftungseigenschaften untersucht. Durchgeführt wurden die Gitterschnitt-Prüfung nach DIN EN ISO 2409, die Steinschlagprüfung nach PV3.14.7 gemäß DIN EN ISO 20567-1 , der Dampfstrahltest nach PV1503 mit Anpassung an DIN 55662, gegebenenfalls kombiniert mit dem Schwitzwassertest (SKK) nach PV3.1 6.1 gemäß DIN EN ISO 6270-2. Geringe Werte entsprechen dabei einer guten Haftung. Subsequently, in each case a color and / or effect basecoat was applied by electrostatic spray application in a layer thickness of 20 micrometers, then flashed for 10 minutes at room temperature and then dried at 80 ° C for 10 minutes. A commercially available two-component clearcoat material in a layer thickness of 35-45 micrometers was applied to this intermediately dried basecoat film by electrostatic spray application and the overall structure was then flashed off again for 10 minutes at room temperature and then cured at 80 ° C. for 30 minutes. The adhesion properties of the multicoat paint systems produced in this way were investigated. The cross-cut test in accordance with DIN EN ISO 2409, the stone impact test in accordance with PV3.14.7 in accordance with DIN EN ISO 20567-1, the steam jet test in accordance with PV1503 with adaptation to DIN 55662, if necessary combined with the condensation test (SKK) in accordance with PV3.1 6.1, were carried out DIN EN ISO 6270-2. Low values correspond to good adhesion.
Die Tabelle A zeigt die entsprechenden Ergeb Tabelle A: Haftungseigenschaften Table A shows the corresponding results Table A: Adhesive properties
Die Ergebnisse zeigen, dass die Haftungseigenschaften der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen auf Kunststoffsubstraten im Vergleich zu Mehrschichtlackierungen, die unter Einsatz des Basislacks V1 hergestellt wurden, deutlich verbessert sind. Zudem sind die Haftungseigenschaften der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierungen trotz des Verzichts auf einen Füller hervorragend. The results show that the adhesion properties of the multicoat paint systems according to the invention to plastic substrates are markedly improved in comparison to multicoat paint systems which were produced using the basecoat material V1. In addition, the adhesion properties of the multicoat paint systems according to the invention are outstanding despite the omission of a filler.

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung einer Lackierung (M) auf einem Kunststoffsubstrat (S) umfassend (1 ) Herstellung (1 .1 ) einer Basislackschicht (B.1 .1 ) oder (1 .2) mehrerer direkt aufeinander folgender Basislackschichten (B.1 .2.x) auf dem Kunststoffsubstrat (S) durch (1 .1 ) Aufbringen eines wässrigen Basislacks (b.1 .1 ) auf das Substrat (S) oder (1 .2) direkt aufeinanderfolgendes Aufbringen von mehreren Basislacken (b.1 .2.x) auf das Substrat, (2) Herstellung einer Klarlackschicht (K) direkt auf (2.1 ) der Basislackschicht (B.1 .1 ) oder (2.2) einer obersten Basislackschicht (B.1 .2.x) durch Aufbringen eines Klarlacks (k) direkt auf (2.1 ) die Basislackschicht (B.1 .1 ) oder (2.2) die oberste Basislackschicht (B.1 .2.x), 1 . Method for producing a coating (M) on a plastic substrate (S) comprising (1) production (1 .1) of a basecoat film (B.1 .1) or (1 .2) of several directly successive basecoat films (B.1 .2 .x) on the plastic substrate (S) by (1 .1) application of an aqueous basecoat (b.1 .1) to the substrate (S) or (1 .2) application of several basecoats (b.1 .2 (2) producing a clearcoat film (K) directly on (2.1) the basecoat film (B.1.1) or (2.2) an uppermost basecoat film (B.1.2.x) by applying a clearcoat material (k) directly on (2.1) the basecoat film (B.1.1) or (2.2) the topmost basecoat film (B.1.2.x),
(3) gemeinsame Härtung der (3.1 ) Basislackschicht (B.1 .1 ) und der Klarlackschicht (K) oder (3.2) der Basislackschichten (B.1 .2.x) und der Klarlackschicht (K), dadurch gekennzeichnet, dass der Basislack (b.1 .1 ) oder mindestens einer der Basislacke (b.1 .2.x) mindestens eine wässrige Polyurethan-Polyharnstoff-Dispersion (PD) enthaltend Polyurethan- Polyharnstoff-Partikel umfasst, wobei die in der Dispersion (PD) enthaltenen Polyurethan- Polyharnstoff-Partikel anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen enthalten und eine mittlere Teilchengröße von 40 bis 2000 nm sowie einem Gelanteil von mindestens 50 % aufweisen. (3) joint curing of the (3.1) basecoat film (B.1.1) and the clearcoat film (K) or (3.2) of the basecoat films (B.1.2.x) and the clearcoat film (K), characterized in that the Basecoat (b.1 .1) or at least one of the basecoats (b.1 .2.x) comprises at least one aqueous polyurethane-polyurea dispersion (PD) comprising polyurethane-polyurea particles, wherein the dispersion contained in the dispersion (PD) Polyurethane polyurea particles contain anionic and / or groups which can be converted into anionic groups and have an average particle size of 40 to 2000 nm and a gel content of at least 50%.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan- Polyharnstoff-Partikel, jeweils in umgesetzter Form, 2. The method according to claim 1, characterized in that the polyurethane-polyurea particles, each in reacted form,
(Z.1 .1 ) mindestens ein Isocyanatgruppen-haltiges Polyurethan-Präpolymer enthaltend anionische und/oder in anionische Gruppen überführbare Gruppen sowie (Z.1 .2) mindestens ein Polyamin enthaltend zwei primäre Aminogruppen und ein oder zwei sekundäre Aminogruppen enthalten, und die Dispersion (PD) zu mindestens 90 Gew.-% aus den Polyurethan-Polyharnstoff-Partikeln sowie Wasser besteht. (Z.1 .1) at least one isocyanate group-containing polyurethane prepolymer containing anionic groups and / or groups which can be converted into anionic groups, and (Z.1.2) at least one polyamine containing two primary amino groups and one or two secondary amino groups, and the dispersion (PD) consists of at least 90 wt .-% of the polyurethane-polyurea particles and water.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die anionischen und/oder in anionische Gruppen überführbaren Gruppen Carboxylat- und/oder3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the anionic and / or convertible into anionic groups carboxylate and / or
Carbonsäuregruppen sind. Carboxylic groups are.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamin (Z.1 .2) aus ein oder zwei sekundären Aminogruppen, zwei primären Aminogruppen sowie aliphatisch-gesättigten Kohlenwasserstoffgruppen besteht. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the polyamine (Z.1 .2) consists of one or two secondary amino groups, two primary amino groups and aliphatic-saturated hydrocarbon groups.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Dispersion enthaltenen Polyurethan-Polyharnstoff-Partikel eine mittlere Teilchengröße von 1 10 bis 500 nm und einem Gelanteil von mindestens 80 % aufweisen. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the polyurethane-polyurea particles contained in the dispersion have an average particle size of 1 10 to 500 nm and a gel content of at least 80%.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Basislack (b.1 .1 ) oder mindestens einer der Basislacke (b.1 .2.x), bevorzugt alle der Basislacke (b.1 .2.x) zudem mindestens ein hydroxyfunktionelles Polymer als Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyurethanen, Polyestern, Polyacrylaten und Mischpolymerisaten dieser Polymere enthält. 6. Method according to claim 1, characterized in that the basecoat (b.1. x) also contains at least one hydroxy-functional polymer as a binder selected from the group consisting of polyurethanes, polyesters, polyacrylates and copolymers of these polymers.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Basislack (b.1 .1 ) oder mindestens einer der Basislacke (b.1 .2.x), bevorzugt alle der Basislacke (b.1 .2.x) Einkomponenten-Beschichtungsmittel sind. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the basecoat (b.1 .1) or at least one of the basecoats (b.1 .2.x), preferably all of the basecoats (b.1 .2. x) are one-component coating agents.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Härtung (3) bei Temperaturen zwischen 40 und 100°C für eine Dauer von 5 bis 60 min durchgeführt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the common curing (3) is carried out at temperatures between 40 and 100 ° C for a period of 5 to 60 min.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffsubstrat Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymer-Blends (PP/EPDM-Blends) umfasst, vorzugsweise daraus besteht. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the plastic substrate comprises polypropylene / ethylene-propylene-diene copolymer blends (PP / EPDM blends), preferably consists thereof.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Basislack (b.1 .1 ) und die Basislacke (b.1 .2.x), sofern sie mindestens ein Vernetzungsmittel enthalten, einen Festkörper von mindestens 25 % aufweisen, und, sofern der Basislack (b.1 .1 ) und die Basislacke (b.1 .2.x) kein Vernetzungsmittel enthalten, einen Festkörper von mindestens 15 % aufweisen. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the basecoat (b.1 .1) and the basecoat materials (b.1 .2.x), if they contain at least one crosslinking agent, a solids content of at least 25%. and, if the basecoat (b.1.1) and the basecoat materials (b.1.2.x) contain no crosslinking agent, have a solids content of at least 15%.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Basislacke bei 23°C und einer Scherbelastung von 1000 1 /s eine Viskosität von 40 bis 150 mPa-s aufweisen. 1 1. A method according to claim 10, characterized in that the basecoats at 23 ° C and a shear stress of 1000 1 / s have a viscosity of 40 to 150 mPa-s.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Basislack (b.1 .1 ) oder mindestens einer der Basislacke (b.1 .2.x), bevorzugt alle der Basislacke (b.1 .2.x) mindestens ein Vernetzungsmittel ausgewählt aus der Gruppe der blockierten Polyisocyanate und Aminoplastharze enthält. 12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the basecoat (b.1 .1) or at least one of the basecoats (b.1 .2.x), preferably all of the basecoats (b.1 .2 .x) contains at least one crosslinking agent selected from the group of blocked polyisocyanates and aminoplast resins.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Präpolymer (Z.1 .1 ) mindestens ein unter Einsatz von Diolen und Dicarbonsäuren hergestelltes Polyesterdiol enthält, wobei bei der Herstellung der Polyesterdiole mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 75 Gew.-%, der eingesetzten Dicarbonsäuren Dimerfettsäuren sind. 13. The method according to any one of claims 2 to 12, characterized in that the prepolymer (Z.1 .1) contains at least one prepared using diols and dicarboxylic acids polyester diol, wherein in the preparation of the polyester diols at least 50 wt .-%, preferably 55 to 75 wt .-%, of the dicarboxylic acids used are dimer fatty acids.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Basislack (b.1 .1 ) oder die Basislacke (b.1 .2.x) durch elektrostatische Sprühapplikation oder pneumatische Sprühapplikation aufgebracht werden. 14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the basecoat (b.1 .1) or the basecoats (b.1 .2.x) are applied by electrostatic spray application or pneumatic spray application.
15. Mehrschichtlackierung (M), die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellt wurde. 15. Multi-layer coating (M), which was prepared by the method according to any one of claims 1 to 14.
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